基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统技术方案

本发明专利技术涉及基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统，包括数据采集单元、执行机构、PLC单元和组态单元，所述PLC单元为核心控制器，组态单元包括PC机和组态软件作为监控模块并通过串口与PLC单元进行通讯，数据采集单元通过A/D转换器与PLC单元连接，PLC单元连接执行机构；所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括风机系统、喷淋系统、空调系统、CO2补偿器、LED光源、荧光灯系统和报警系统。本发明专利技术的有益效果是：该控制系统实现多个子系统共同控制的同时还能够保证系统运行的可靠性与安全性，且预留了扩展接口，为以后铁皮石斛种植规模的扩大和控制设备的扩展打下了一定基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及智能监控系统，尤其涉及一种基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统。
技术介绍
铁皮石斛是兰科多年生附生草本植物，对生长环境和气候条件要求十分苛刻。它需要生长在海拔800至1600米、相对湿度在60％-75％、林间透光度在60％左右、生长季节温度20-25℃、夜间温度为10-13℃、昼夜温差保持在10-15℃、最佳无霜期在250-300天、年降雨量为1100-1500毫米的环境中。因此，在铁皮石斛生长过程中，温度、湿度、光照强度等环境参数的实时准确监测和控制至关重要。但是，目前关于铁皮石斛的研究主要集中在化学成分和药理作用、人工栽培技术和开发应用等领域，现存的关于铁皮石斛的研究中几乎没有对铁皮石斛环境参数智能监控技术的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足,提供一种基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：这种基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统，包括数据采集单元、执行机构、PLC单元和组态单元，所述PLC单元为核心控制器，组态单元包括PC机和组态软件作为监控模块并通过串口与PLC单元进行通讯，数据采集单元通过A/D转换器与PLC单元连接，PLC单元连接执行机构；所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括风机系统、喷淋系统、空调系统、CO2补偿器、LED光源、荧光灯系统>和报警系统；温度传感器检测到实时温度高于设定温度时，PLC单元就会通过指令开启空调系统，并让风扇处于正转，用于排除室内高温空气，提高降温效率；当检测温度低于设定值，则开启供暖系统以及反转风扇；若检测值在设定值范围，则空调系统处于待机状态；湿度控制分为加湿和除湿；加湿主要通过喷淋系统，喷淋系统的水一方面来自加温管道内部的水蒸汽经过冷却所得，另一方面通过接通自来水管，当冷却箱中的水无法提供给喷淋系统时，自来水则起到应急作用；当大棚内部二氧化碳浓度无法达到要求范围，CO2补偿器将会开启；当温室的光照强度低于设定值时，开启遮阳帘以及LED光源；当光照强度高于设定值时，关闭遮阳帘。本专利技术的有益效果是：系统主要以传感器、PLC控制器、计算机等硬件设备为基础，利用各种传感器进行环境参数的采集、利用RS-485总线完成数据传输并通过PLC控制器实现环境设备的开关控制，从而实现环境参数的实时动态监测与调节。控制系统采用了分布式控制结构，其中各子系统相互独立、互不干扰。该控制系统实现多个子系统共同控制的同时还能够保证系统运行的可靠性与安全性，且预留了扩展接口，为以后铁皮石斛种植规模的扩大和控制设备的扩展打下了一定基础。附图说明图1是本专利技术系统框图；图2是本专利技术系统主电路图；图3是PLC算法流程图；图4是系统运行状况图；图5是本专利技术通讯流程图；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。本实施例的基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统，包括数据采集单元、执行机构、PLC单元和组态单元，所述PLC单元为核心控制器，组态单元包括PC机和组态软件作为监控模块并通过串口与PLC单元进行通讯，数据采集单元通过A/D转换器与PLC单元连接，PLC单元连接执行机构；所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括风机系统、喷淋系统、空调系统、CO2补偿器、LED光源、荧光灯系统和报警系统；温度传感器检测到实时温度高于设定温度时，PLC单元就会通过指令开启空调系统，并让风扇处于正转，用于排除室内高温空气，提高降温效率；当检测温度低于设定值，则开启供暖系统以及反转风扇；若检测值在设定值范围，则空调系统处于待机状态；湿度控制分为加湿和除湿；加湿主要通过喷淋系统，喷淋系统的水一方面来自加温管道内部的水蒸汽经过冷却所得，另一方面通过接通自来水管，当冷却箱中的水无法提供给喷淋系统时，自来水则起到应急作用；当大棚内部二氧化碳浓度无法达到要求范围，CO2补偿器将会开启；当温室的光照强度低于设定值时，开启遮阳帘以及LED光源；当光照强度高于设定值时，关闭遮阳帘。运用西门子S7-200CPU224型号的PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)和人机交互软件KINGVIEW研发了一套关于铁皮石斛生长环境参数的智能监控系统。系统主要以传感器、PLC控制器、计算机等硬件设备为基础，利用各种传感器进行环境参数的采集、利用RS-485总线完成数据传输并通过PLC控制器实现环境设备的开关控制，从而实现环境参数的实时动态监测与调节。控制系统采用了分布式控制结构，其中各子系统相互独立、互不干扰。该控制系统实现多个子系统共同控制的同时还能够保证系统运行的可靠性与安全性，且预留了扩展接口，为以后铁皮石斛种植规模的扩大和控制设备的扩展打下了一定基础。系统总体方案选择影响铁皮石斛生长的主要环境因素温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度作为基本的监测和控制项目，控制系统的总体设计方案如图1所示。系统主要由数据采集单元及执行机构、PLC单元和组态单元组成。以PLC为核心控制器，PC机和组态王软件作为监控模块，两者之间通过串口进行通讯来控制系统的执行部件。设计中各传感器对温度、湿度、二氧化碳和光照定时采集，经过A/D转换器变为数字量，然后送入PLC控制器；硬件系统框图如图1所示。系统主要通过不同种类的传感器采集铁皮石斛生长环境中的各个参数，然后通过PLC内部的程序控制各个执行器来启动或者关闭相关设备来调节相应参数。使得铁皮石斛生长环境中的参数控制在先前设定的各个数值范围内，以保证铁皮石斛生长的最佳环境条件。控制系统采用德国西门子S7-200系列的CPU224，它是西门子公司生产的一种小型整体式结构可编程序控制器，集成了数字量14入/10出，模拟量2入/1出，能够满足本设计控制要求，具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，体积小能耗低，易扩展等优点[5]；温度和湿度采集器为GM2的挂壁式温湿度传感器，其具有成本低，精度高，易于安装，响应速度快，对环境要求较低等特点。控制系统分别控制铁皮石斛生长环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照。考虑到实际生产生活中的安全性与可靠性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统，其特征在于：包括数据采集单元、执行机构、PLC单元和组态单元，所述PLC单元为核心控制器，组态单元包括PC机和组态软件作为监控模块并通过串口与PLC单元进行通讯，数据采集单元通过A/D转换器与PLC单元连接，PLC单元连接执行机构；所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括风机系统、喷淋系统、空调系统、CO2补偿器、LED光源、荧光灯系统和报警系统；温度传感器检测到实时温度高于设定温度时，PLC单元就会通过指令开启空调系统，并让风扇处于正转，用于排除室内高温空气，提高降温效率；当检测温度低于设定值，则开启供暖系统以及反转风扇；若检测值在设定值范围，则空调系统处于待机状态；湿度控制分为加湿和除湿；加湿主要通过喷淋系统，喷淋系统的水一方面来自加温管道内部的水蒸汽经过冷却所得，另一方面通过接通自来水管，当冷却箱中的水无法提供给喷淋系统时，自来水则起到应急作用；当大棚内部二氧化碳浓度无法达到要求范围，CO2补偿器将会开启；当温室的光照强度低于设定值时，开启遮阳帘以及LED光源；当光照强度高于设定值时，关闭遮阳帘。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的铁皮石斛生长环境智能监控系统，其特征在于：包括数据采集单元、
执行机构、PLC单元和组态单元，所述PLC单元为核心控制器，组态单元包括PC机和组态
软件作为监控模块并通过串口与PLC单元进行通讯，数据采集单元通过A/D转换器与PLC
单元连接，PLC单元连接执行机构；所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括风机系统、喷淋系统、空调系统、CO2补偿器、
LED光源、荧光灯系统和报警系统；温度传感器检测到实时温度高于设定温度时，PLC单元
就会通过指令开...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金婷，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33