２０１３年１２月 农机化研究 第１２期 基于ＰＬＣ和组态技术现代农业温室控制系统设计 付焕森，赵振江 （泰州学院机电工程学院，江苏泰州 ２２５３００） 摘要：泰州作为江苏省农业大市，在２０１２年提出５年内实现“现代化农业发展走在全省前列”，打造产品特 色，质量和产量上有所突破。对于现代化农业，温室控制技术是关键。传统农业温室控制是根据农民种植经验， 人工调节温度、湿度和二氧化碳浓度等影响农作物生长的参数，存在反应时间慢、浪费资源和产量低下等缺点。 利用ＰＬＣ技术、组态技术以及无线通信技术，实现ＰＬＣ、组态触摸屏和ＧＳＭ报警器的通讯，实时显示当前参数，自 动执行机构动作，远程发送故障报警信息，从而减轻农民负担，提高农作物生长的质量和产量。系统应用于泰州 草莓生产基地，相比以往种植，草莓不仅在口味上有所改善，而且产量提高３０％。试验结果证明，系统稳定可 靠，界面操作方便，具有很好的推广价值。 关键词：温室；ＰＬＣ；组态技术；ＧＳＭ报警 中图分类号：￥６２５．５；Ｓ１２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—１８８Ｘ（２０１３）１２一Ｏ１８５—０４ ０ 引言 随着科学技术的迅速发展，现代设施农业已经成 为各省市重点打造的增收项目，是一种农业新兴产 温室环境的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照 强度等因素都能影响农作物的生长。对于现代农业 温室系统，应该能够根据这些因素的变化自动调节执 行结构，如温度加热装置、遮阳保温装置、喷雾和喷淋 装置、二氧化碳施肥装置等。本设计是基于ＰＬＣ控制 器、组态触摸屏和ＧＳＭ报警器设计温室控制系统，该 业。设施农业属于高投入高产出，资金和技术和劳动 力密集型的产业，是依靠人工建造的设施和现代科学 技术使得农业生产逐步摆脱自然条件的束缚，实现农 产品的反季节上市，达到农业增收增益。而对于设施 农业，温室控制技术近年来得到了快速发展，正朝着 系统配有温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传 感器，利用装置的相互通信，实现信息的实时传送和 执行机构的自动运行，并在触摸屏显示状态情况，同 智能化与现代化的方向发展。泰州市是江苏农业大 市，在２０１２年“推进转型升级综合改革试点争创全省 转型升级示范区行动纲领中”提出“五个全省前列”， 其中之一是“现代化农业发展走在全省前列”。本设 计是基于ＰＬＣ技术、组态技术以及无线通信技术，利 用ＰＬＣ、组态触摸屏和ＧＳＭ报警器的通信，组态触摸 屏实时显示当前温室的温度、湿度和二氧化碳浓度等 参数，并送至ＰＬＣ进行程序处理，自动执行机构的动 作。当系统出现故障和必须要报警时，ＧＳＭ报警器能 时能够完成数据归档、存储和打印报表等操作，以此 构建现代化和智能化设施农业。系统组成框图如图１ 所示 卜。］。 组态触摸屏 报警器ｌ ’ 用户ｌ ＿＿－＿＿＿ －－线通 一 ￣Ｒ５２３２ ‘通讯 ｔ ｌ ＰＩ＿Ｃ控制器 工 上 。－ｌ＿一ｉ一＿ 工 ｌ… ． Ｌ一』一Ｊ．一Ｌ．１ －ｌ－． 温 湿 茬 光 ｌｌ 度 度 照 ｌ 传 传 碳 传 感 感 传 感 器 器 感 器 器 －－—’ ｌ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｌ 工。 工 ｒ ｒ 工‘ 够发送故障报警信息至手机上，用户可以利用手机对 温室系统进行远程操作，实现现代化和智能化的农业 温室系统¨ 。 加 循 窗 开 氧 天 遮 化 喷 执 环 灌 通 阳 碳 或 风 风 风 风 发 喷 机 机 风 机 生 雾 机 器 １ 系统组成 盎测 ；入静 分 ｌ ｛ 行输 出部 分 图１系统组成 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ 收稿日期：２０１２—１２—１４ 基金项目：２０１２江苏省实践创新项目（２０１２ＪＳＳＰＩＴＰ４３２４） 作者简介：付焕森（１９８２一），男，江苏兴化人，讲师，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｆｕｈｕａｎｓｅｎ ＠１６３．ｃｏｒｎ。 ２硬件设计 下位机采用国产ＰＬＣ，可以选用ＰＺ一３６ＭＴ，带有 ・１８５・ ２０１ ３年ｌ２月 农机化研究 第１２期 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｄｅｒｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｕ Ｈｕａｎｓｅｎ，Ｚｈａｏ Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｚｈｏｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｉｚｈｏｕ ２２５ ３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｉｚｈｏｕ ａｓ ａｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｂｉｇ ｃｉｔｙ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ２０ １ ２ ｉｎ ｉｆｖｅ ｙｅａｒｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏ ｇｏ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｆｒｏｎｔ ｒｏｗ，ｔｏ ｃｒｅａｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｒｍｅｒｓ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎ— ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｏｒ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｓｌｏｗ，ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｗａｓｔｅ，ｌｏｗ ｙｉｅｌｄ．Ｕｓｉｎｇ ＰＬＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＰＬＣ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ ＧＳＭ ａｌａｒｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｏｒ，ａ ｒｅｍｏｔｅ ｔｒａｎｓ— ｍｉｓｓｉｏｎ ｆａｕｌｔ ａｌａｒｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｆａｒｍｅｒ ｂｕｒｄｅｎ，ｒａｉｓｅ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｔｈ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｄ ｉｎ Ｔａｉｚｈｏｕ ｓｔｒａｗｂｅｒｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｓｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｐｌａｎｔ，ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔａｓｔｅ ｏｆ ｓｔｒａｗｂｅｒｒｙｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ ．ｑｕａｌｉｔｙ ｒｉｓｅｓ ３０％，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｅａｓｙ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ， ａｎｄ ｇｏｏｄ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ；ＰＬＣ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＧＳＭ ａｌａｒｍ （上接第１６ｌ页） ［２］ 黑龙江省农垦总局农业局．垦区农业生产技术资料汇编 ［Ｍ］．哈尔滨：黑龙江省农垦总局农业局，２００６． ［３］ 杨德军．大型机械化保护性耕作技术是建设避灾农业的 有效途径［Ｃ］／／全国保护性耕作与农机农艺结合技术交 流研讨会．北京：中国农学会，２００９：７０—９６． 牙克石市农业技术推广中心．内蒙占牙克石市农田土壤 墒情简报［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１—０７—１３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｔｅｓｃ． ｇｏｖ．ｃｎ／Ｈｔｍｌ／２０１１０７——１３／５３１６７５３８２３２０１１０７１３１７７６４８．ｈｔｍ１． 牙克石市农业技术推广中心．内蒙古牙克石市农田土壤 墒情简报［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１２—０５—２３］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａ ．ｇｏｖ． ｃｎ／ｑｘｎｙ／ｓｑｊｃ／２０１２０５／ｔ２０１２０５２３＿２６３３７７２．ｈｔｍ． ［４］ 牙克石市人民政府．牙克石市气候特点［ＥＢ／ＯＬ］．［２０ｌ１— １２—３１］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｋｓ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｈｅｍ／１０８２．ａｓｐｘ． Ａｂｓｔｒａｃｔ ＩＤ：１００３—１８８Ｘ（２０１３）１２－０１５９－ＥＡ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｗｈｅａｔ ａｎｄ Ｂａｒｌｙ Ｃｌｏｓｅ Ｐｌａｎｔｉｎｇ ｉｎ Ｈｕｌｕｎ Ｂｕｉｒ Ｌｉｕ Ｌｉｊｉｎｇ 一，Ｚｈａｎｇ Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ ，Ｙａｎｇ Ｓｈｅｎｇｌｉ。 （１．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｐｌａｎｔ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．Ｙａｋｅｓｈｉ Ｆａｒｍ ｏｆ Ｈａｉｌａｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｙａｋｅｓｈｉ ０２２１５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒ ａｒｅ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｒｏｗ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｎｏ—ｔｉｌｌ ｓｅｅｄｅｒ ｉｓ ｗｉｄｅ，ｇｒａｉｎｓ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｃｏｖｅｒｉｎｇ ｂａｒｅ ｓｏｉｌ ｂａｄ，ｗａ— ｔｅｒ ｅｖａｏｐｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｑｕｉｃｋ，ｗｅｅｄｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｂａｄ，ｃｒｏｐ ｆａｌｌｉｎｇ ｄｏｗｎ ｅａｓｙ ｏｎ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ，ｌａｎｄ ｕｓｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｕｎｉｔ ａｒｅａ ｉｓ ｌｏｗｅｒ． Ｓｏｌｉｄ ｓｅｅｄｉｎｇ ｎｏ——ｔｉｌｌ ｐｌａｎｔｅｒ ｉｓ ｒｅｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ２ＢＭＧ－２４ ｎｏ－ｔｉｌｌ ｓｅｅｄｅｒ．Ｒｏｗ ｓｐａｃｉｎｇ ｉｓ １０ｃｍ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ ０ｎ ｓｅｅｄｉｎｇ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｂａｒｌｙ ｂｅｅｎ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｓｏｍｅ ｗｈｅａｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｅｅｄｉｎｇ ａｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈａｎ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ ｓｅｅｄｉｎｇ．ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ．ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｐｅｒ ｅａｒ ａｎｄ ｔｈｏｕｓａｎｄ ｓｅｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｅｔｃ．４．９％，８．３％ａｎｄ ０．８％ｒｅ— ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｎｄ ｓｏｍｅ ｂａｒｌｙ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｈｏｕｓａｎｔ ｓｅｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｂｅｅｎ ｎｏ ｃｈａｎｇｅ，ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｐｅｒ ｅａｒ ｒｅｄｕｃｅｄ ｏｎｅ， ｂｕｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅａｒ ｐｅｒ ａｃｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ２２．２％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｓｅ ｐｌａｎｔｉｎｇ；ｗｈｅａｔ；ｂａｒｌｅｙ；Ｈｕｌｕｎ Ｂｕｉｒ ・ｌ８８・