基于PLC的日光温室二氧化碳气肥调控系统设计.pdf

本篇文章讨论了如何通过可编程逻辑控制器（PLC）对日光温室内的二氧化碳（CO2）浓度进行精确调控，以期提高农作物产量。文章提出了一种新型的温室CO2浓度调控系统设计，并详细介绍了系统硬件设计、PLC选择及系统组成结构等内容。 文章指出当前温室大棚主要通过控制温度、湿度和光照来达到增产的目的，但二氧化碳作为植物生长光合作用的必要原料，其施用的合理性对于提升设施农业产量和品质至关重要。现有的电加热型二氧化碳气肥发生器大多采用开环定时控制方式，不具备闭环控制功能，无法实现对CO2浓度的精确控制，尤其是在日出后植物光合作用旺盛的时段，CO2浓度往往处于亏缺状态，从而影响了温室作物产量。 为解决这一问题，文章设计了一种基于PLC的日光温室环境监控系统，该系统利用多路传感器实时采集温室内的温湿度、光强和CO2浓度等环境参数，并采用模糊控制技术控制电加热气肥发生器的工作状态，从而实现对温室CO2浓度的实时调节。上位机使用MCGS触摸屏，实现了对系统状态的实时监控。 系统硬件设计方面，下位机以PLC作为控制中心，温湿度、光强、CO2浓度以及土壤湿度等多路传感器将温室内的环境数据实时传输到数据采集模块，然后通过RS485总线传送给PLC。系统根据采集的环境参数综合判断，控制执行机构进行CO2气肥的补施。 文章特别强调了PLC的选择对于实现系统功能的重要性。目前市场上的PLC种类繁多，包括了三菱、欧姆龙、西门子等品牌。在设计过程中，作者最终选择了海微Hw-36MT-3DA型PLC作为控制中心，原因可能在于其性能、稳定性、成本效益比等多方面的考量。 系统的工作状态分为自动和手动两种模式。在自动模式下，系统依据检测到的环境参数和相关的设定自动调控气肥发生器，以保持CO2浓度在一个理想的水平。手动模式则用于当需要手动干预时，对控制系统进行调节和控制。 文章通过对该系统的设计和试验，展示了其在提高农作物产量和品质方面的潜力。此外，作者还提到了该研究项目获得了国家星火计划、国家大学生创新创业训练计划以及天津市农业科技成果转化与推广项目等的资金支持。 为了进一步理解本篇文献所涉及的知识点，我们从PLC控制技术、模糊控制技术、传感器应用、温室环境监控以及农业自动化等方面进行深入分析。 **PLC控制技术** PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计，能够执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并具有通信能力。在本设计中，PLC作为控制中心，负责接收传感器信号、处理这些信号，并作出相应的执行决策，进而控制温室内的二氧化碳发生器工作。 **模糊控制技术** 模糊控制技术是一种基于模糊逻辑的控制方法，它使用模糊集合代替传统的二值逻辑（真或假），使控制系统能够处理不精确的、含糊不清的信息。在本设计中，模糊控制技术用于综合温室内的多个参数，如温度、湿度、光强和CO2浓度，通过模糊逻辑判断并控制电加热气肥发生器的开关，以达到实时调节温室中CO2浓度的目的。 **传感器应用** 传感器是获取物理世界信息的关键工具。在温室环境监控系统中，温湿度传感器、光强传感器、CO2浓度传感器等负责收集温室的环境数据，并将这些数据实时传输给PLC。传感器的准确性与稳定性对整个系统的精确控制至关重要。 **温室环境监控** 温室环境监控是指利用现代信息技术监测和调节温室内的环境条件，以适应作物生长的最佳条件。这通常包括温湿度控制、光照控制和CO2浓度控制等。通过实时监测和精确控制，可以有效提高作物产量和品质。 **农业自动化** 农业自动化是应用现代电子、信息、自动控制等技术对传统农业进行改造的过程。它能显著提高农业生产的效率和质量，减少人力成本，减少生产过程中的资源浪费。本设计提出的基于PLC的日光温室二氧化碳气肥调控系统，是农业自动化领域的一个具体应用实例。 本篇文献展示了如何将PLC控制技术、模糊控制技术、传感器应用、温室环境监控以及农业自动化等多种技术集成应用于实际问题的解决中，实现了对日光温室中二氧化碳浓度的实时监控和精确控制，从而有助于提升温室农作物的产量和质量。