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花卉温室自动化控制系统
花卉温室自动化控制系统
  项目需求介绍

  某农业花卉资源公司计划在温室内培植新品百合、郁金香等名贵花卉,要求保证四季均可实现花期。由于温室地处北方,而幼苗为空运,为了保证幼苗存活率并加快生长,需要对温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时监测和控制。

  为减少人工成本,温室需提供夜间自动控制功能,包括夜间常规的自动排风、供暖控制;夜间温度超限报警等。

  为增强可推广度,对于不同的温室,即占地面积、位置、组成形式和控制方式的不同,应可实现设定值和调整逻辑,保证快速、方便的扩展和迁移。

  系统实际控制需求

  状态实时监测:实时监测温室状态,包括温度、湿度、气体含量;

  工艺过程展示:实时显示采集数据,并以指定的工艺过程进行展示;

  异常情况报警: 在定义的异常情况发生时,能够实时显示报警信息;

  自动逻辑控制:自动执行控制过程,无需人工干预;

  人工控制切换:可自由切换控制状态,到远方及就地;

  恶劣工况运行:在温度高、湿度大的工况下运行;

  简单复制与扩展:可方便的迁移和扩展。

  系统描述

  监控系统结构设计:

  农产品的实时监测要求基本维持在分钟级,因此相对于敏感实验室监测,其实时性要求较低。但 由于需要在湿度较大环境下运行,则对系统的密封性要求较高,因此需要采用隔离控制的方式。系统的控制与监测部分需要进行隔离和分布式部署。

  因温室的占地面积、位置、组成形式和控制方式有可能经常改变,安装于大棚内的各种传感器(温度、湿度、二氧化碳浓度)需要改变安装数量、位置;控温、控湿、控二氧化碳的执行器件的安装数量、位置也需要相应的改变。这要求控制系统必须要有很强的伸缩性,包括输入输出通道的数量;模块的安装的位置,模块间的距离;控制程序的编制都可以很灵活、快速、低成本地改变。

  由于不确定控制距离和布线难度,模块间的通讯、控制、供电采用统一布线方式,减少架设要求和环境限制。传感器到模块均采用通讯供电方式。

  设备选型

  选用RTU作为内置控制器,实现传感器到计算机接口的智能设备。按照控制区域大小配置多种规格的模块,以满足不同系统的需求。在本方案中使用的是8通道的模拟量输入模块,用于接收温度、湿度、二氧化碳浓度传感器的信号,转化为数字量进入系统;而是7入8出的数字量模块,用于接收控制开关信号、故障报警和控制执行机构动作。

  模块的配置、安装具有非常高的灵活性,采用配置悬挂式机箱的形式。模块间采用485通讯网络连接,系统内最高可配置255个模块,模块间的距离最大可以达到1200米,通讯线路使用廉价的双绞线;模块体积小巧,提供多种安装方式,可以螺钉、导轨安装,也可以层叠安装;模块的供电采用10-30VDC的宽范围供电,即使长距离供电带来的电压变化也可克服,可以统一由总24V电源供电,不需要安装现场提供电源。

  上位监控主机采用壁挂式一体机,减少空间要求,可就近布置在温室附近。监控画面的开发,根据用户自身要求共同定制。

  整个产品系列以多功能、高性能的智能化远程数据采集模块为核心,专为恶劣环境下可靠工作而专门设计的紧凑型、智能化的部署方式,特别适用于采用及控制点分散、与主机距离较远的农业信息采集和控制场合。

  项目实施

  1. 设计阶段:系统结构、设备部署位置、设备选型;

  2. 传感器部署阶段:部署温度、气体、压力传感器,并单设备调试;

  3. 控制设备部署阶段:RTU、PLC、模块等上屏、并与传感器联调;

  4. 系统联调阶段:系统逻辑联调、设备功能联调;

  5. 试运行阶段:人工及自动控制并行,运行试验及逻辑微调。

  系统架构图