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工控机对于温室大棚调节技术的使用
更新时间:2014-9-9 点击:428次
    现在农业已经逐渐的趋向于自动化发展,这对于现代化的需求有很大的帮助。现在自动化发展最为明显的就是温室大棚种植技术,这里的种植面积相对较小,管理起来也是非常的方便。特别有利于温室大棚技术的发展,现在温室大棚技术的发展依赖于工控机的使用,工控机对于整体的控制具有相当好的作用。
    工控机对于温室大棚调节技术的使用
    功能简介
温室模糊控制系统具有以下功能:
①根据农作物的生长要求,实现对温室空气温度、空气湿度、地表温度、土壤湿度、光照度、土壤营养液浓度和CO2浓度等参数的实时控制;
②以数据和图表的形式显示温室内外环境参数,并可查询历史记录;
③显示执行机构的开、闭状态;
④操作人员可以手动控制执行机构;
⑤具有开放式平台,实时查询、修改温室控制参数,以便找出最佳控制策略;
    硬件构成
系统由传感器及变送器、执行机构、A/D数据采集卡、I/O卡、继电器输出卡和工控机等组成,如图1所示。
传感器及变送器包括空气温湿度传感器、地表温度传感浓度传感器和配套变送器。用于将非电量信号转换为电量信号。同时转换为电流环信号,以便远距离传输。
执行机构包括风机、气泵、水帘、遮阴帘、电磁阀和侧窗等设备,用于调节温室参数。
A/D采集卡采用YLY7202接口板,内含32个通道、12为A/D转换器。将电流环信号转换为电压信号,再转换为数字量。
I/O卡采用YLY701接口板,内含32路光隔输入和32路光隔输出。用于驱动执行机构和反馈执行机构的状态。
继电器卡采用固态继电器,输入端接I/O卡输出的直流信号,输出端接中间继电器线圈的交流220V信号,通过中间继电器接通接触器,驱动各执行机构。
工控机采用研华工控机主机,主要完成对A/D采集卡的控制、根据输入参数确定输出、对I/O卡的控制、监测执行机构的动作状态、实时显示图表等功能。
    控制模式
温室控制包含温度、湿度、光照度和浓度等多种参数,又有风机、侧窗、气泵、水帘和灯光等多种调节机构。同时,温室各参数又没有准确的传递函数。因此,温室控制是一种多输入、多输出的复杂控制。这里采用经过预处理的模糊控制实现对各种参数的实时调节。下面从三个方面说明预处理过程。
(1) 季节不同,调节措施不同。在春季和秋季,温度、湿度等参数可以通过侧窗、风机、水帘、遮阴帘进行调节。在冬季,温度、湿度参数可以通过暖气、水帘进行调节,而不能用风机和侧窗。因此,将控制分为冬季和其他季节两种模式。冬季调节措施有:暖气电磁阀、气泵、水泵、水帘和补光灯;其他季节调节措施有:侧窗、风机、遮阴帘、水帘、气泵、水泵和补光灯。
(2) 不同生长时期,参数要求不同,控制模式不同。以番茄为例,整个生长过程分为:发芽期、幼苗期、开花期和结果期。番茄不同时期的参数要求见表1。因此,将控制再分为四个生长时期和每天的白天、前半夜、后半夜三个时段。在不同时期采用不同的隶属函数和调节措施。
(3) 不同参数,调节措施之间的关系。在补充CO2和温湿度变化不大时,侧窗、风机等不能打开。在光照不足时,遮阴帘不能拉上。因此,控制模式采用屏蔽方式。在充CO2时,屏蔽侧窗和风机;在光照不足时,屏蔽遮阴帘;在室外温度较高时,屏蔽侧窗。
经过以上处理,模糊控制共有冬季发芽期和其他季发芽等16种控制模式,风机屏蔽、侧窗屏蔽和遮阴帘屏蔽等三种屏蔽方式。
    控制算法
温室控制器采用模糊控制,现以其他季发芽期为例介绍控制算法:以温度为例,番茄发芽期适宜温度为25~30℃,最低温度为11℃,最高温度为35℃,温度和温差采用梯形和三角形隶属函数,隶属函数如图2和图3所示。
 根据隶属函数,温度和温差模糊集分为负、较负、零、较正和正5种。根据专家和试验,得出:
如果 T为负,且△T为负,则风机关,侧窗关;
如果 T为正,且△T为正,则风机开,侧窗开;
如果 T为零,且△T为正,则风机关,侧窗开;
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