2. 系统硬件 整个控制系统的结构框图,如图1所示。[align=center]图1 系统结构框图[/align] 上位机主要提供整个系统的人机界面和历史数据的保存。用户通过上位机,可以设置控制参数,观察温室环境状况,进行系统配置,打印报表和其他一些辅助功能。 下位机则是这个控制系统的主体部分。下位机的主板采用一块PC104嵌入式单板计算机系统,自带了MMX 300MHz的CPU,板上主要包含了Flash接口,内存接口,RS232/422/485串口,RJ45以太网网口,VGA显示器接口,PS/2鼠标键盘接口和PC104总线等。下位机通过RS232串口与室外的气象站进行通讯,气象站采用总线结构[3]把室外的温湿度、辐照度、风向、风速、雨量等数据实时地传给下位机。通过以太网网口,上下位机进行通讯,主要是控制参数和显示参数的传递。数字量输入输出模块和模拟量输入模块都架设在主板的PC104总线上。下位机系统和外部执行机构之间采用了光电隔离,可以防止一些外部干扰,还能防止外部电路短路对下位机造成破坏。3. 系统软件的总体结构 本控制系统的软件分为上位机软件和下位机软件,采用Delphi和Access数据库进行编程。系统控制流程图如图2所示:[align=center]图2 系统控制流程图[/align] 从图中,可以看出,自动控制部分的执行是由软件定时器中断控制的,一到所规定的时间周期,软件就会执行自动控制的程序。执行完后,便等待下一次执行。系统就能够不断地一定周期地执行自动控制。由于温室里的气候属于纯滞后大惯性、强扰动的气候类型,而且温室控制必须满足植物的植保要求,温室内的温度,湿度等被控量不允许急剧变化。因此用户可以根据实际需要,在系统设置中修改自动控制地执行周期,但这个周期的值一般在15秒到120秒之间。这个区间既保证了温室控制的一定的实时性,也能够避免由于执行周期过短,出现系统来不及执行的情况的出现。 软件系统的主要功能划分为自动控制部分,手动控制部分,系统配置和辅助功能部分。 自动控制部分负责根据用户设定的参数或要求对温室的环境进行计算机自动控制。自动控制部分主要包含温度控制子系统、湿度控制子系统、灌溉控制子系统及其他一些较小的控制子系统(二氧化碳控制、补光灯控制等)。灌溉子系统的主要作用就是将水与营养物质充分混合而配置成作物生长所需的营养液,然后根据用户设定的灌溉施肥程序通过灌溉设施适时适量地供给作物,保证作物生长的需要[4]。 手动控制部分能对温室中各种执行机构进行手动实时控制。辅助功能部分管理用户的帐号和系统参数设置权限等。系统配置部分,将在下面的系统组态中作具体介绍。