关键词:温室,组态,自动控制系统1. 概述 1.1 温室控制简介 温室控制系统是一种以节约能源,提高产量为目的的高效农业发展技术。温室控制系统主要是通过计算机控制和外部执行机构具体操作,创造与季节无关的适宜农作物生长的人为环境,实现农作物的高产量,低能耗的大规模生产。 国外温室的研制起步较早,荷兰位于欧洲西部,现在共有玻璃温室1万多平方公里,全部由计算机操作,其中蔬菜和花卉生产几乎各占一半,每年出口近20亿美元[1]。国外的一些领先的温室控制公司已经开发出了功能较强的温室组态控制系统。国内的温室控制,尤其是大中型温室的控制,离先进水平还有一定的差距。这种差距主要体现在温室控制的组态,控制的精度和能源的使用效率这三方面。 1.2 系统的特点 作者在设计这个温室控制系统时加入了组态的思想,用户只需在人机界面上设置一些系统配置和参数,就可以应用于各种常规温室。组态技术是计算机控制技术的关键,应用组态技术可以开发出工业控制系统的实时监控软件,从而保证控制系统的可靠性和控制质量[2]。一般的温室控制系统,由于各地的条件不一,外部的执行机构不完全相同以及系统控制的参数也会有一定的变化,在具体应用时,要根据具体情况进行修改。比如:有的温室增加二氧化碳的监测和施放装置,那控制系统中也要相应地增加对二氧化碳的控制。这样的话,就要对温室控制系统作一定的修改,尤其要对系统软件中的控制部分进行修改。本温室控制系统应用组态的思想,考虑了温室中的各项设备和执行机构,可以通过系统设置后应用于各类具体温室。 本温室控制系统对温室的温度控制比较精确。由于作物生长因素(如温度、湿度、二氧化碳浓度等)大都是多输入、多输出的非线性控制变量,我们采用动态的,带反馈的实时监测对温室进行控制。其中,温度是影响作物生长的最重要因素之一,所以我们对温度的具体控制算法和控制策略进行具体的研究。经过实际试验得出,本系统的温度控制误差在1度以内。 1.3 系统的功能 本文的温室控制系统主要有以下功能: (1)以数据和曲线两种形式显示温室内各小区和室外环境的各项参数,用户可以查询室外气象参数以及温室的室内参数和执行机构的运行情况的当天数据曲线和历史数据曲线。系统24小时采集温度、湿度、光照强度、风向、风力强度、雨感、二氧化碳浓度、PH值、EC值等模拟量,还同时采集天窗、侧窗、内帘、外帘、循环风扇、补光灯等状态开关量,并且存入上位机的数据库。 (2)上位机人机界面集中显示当前温室内及室外的各项参数当前值。 (3)用户可以选择自动控制或手动控制。一般使用自动控制,此时,系统根据用户事先设好的各项参数,对温室环境进行自动调节。本系统有较完善的灌溉控制子系统,可以通过多种控制方式进行灌溉自动控制,比如:按日时钟控制,按周时钟控制,按光照强度控制等。在手动控制情况下,用户可以通过上位机的手动操作界面控制温室内的设备。 (4)系统的人机界面里包含了工程师调试与组态界面。系统工程师通过这个界面可以方便地进行整个温室控制系统的组态和调试。