(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 205540334 U(45)授权公告日 2016.08.31
(21)申请号 201620254784.5(22)申请日 2016.03.30
(73)专利权人 刘理云
地址 湖南省娄底市娄星区月塘街娄底职业
技术学院电子信息工程系(72)发明人 刘理云
(74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务
所(普通合伙) 11350
代理人 汤东凤(51)Int.Cl.
G05D 23/20(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(54)实用新型名称
一种基于PLC智能温室控制系统
(57)摘要
本实用新型公开了一种基于PLC智能温室控制系统，包括数据采集系统、主控系统和监控系统，所述数据采集系统包括单片机及温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器；所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器通过A/D 转换器与单片机连接；所述主控系统由PLC与执行机构组成；所述单片机与PLC由串口通信连接；所述执行机构包括供热水泵、风机系统、前后窗电机、补光设备、保温被电机、CO2施肥机和灌溉设备；该基于PLC智能温室控制系统，采用单片机和PLC 串口通讯技术相结合的方式实现数据采集功能,用组态软件MCGS 编写上位监控界面,与普遍采用的上位PC 机和下位PLC 采集数据的方式相比，系统实现更加简单、经济。
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权 利 要 求 书
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1.一种基于PLC智能温室控制系统，包括数据采集系统、主控系统和监控系统，其特征在于：所述数据采集系统包括单片机（1）及温度传感器（11）、湿度传感器（12）、光照传感器（13）和CO2传感器（14）；所述温度传感器（11）、湿度传感器（12）、光照传感器（13）和CO2传感器（14）通过A/D 转换器（101）与单片机（1）连接；所述主控系统由PLC（2）与执行机构（3）组成；所述单片机（1）与PLC（2）由串口通信连接；所述执行机构（3）包括供热水泵（31）、风机系统（32）、前后窗电机（33）、补光设备（34）、保温被电机（35）、CO2施肥机（36）和灌溉设备（37）；所述监控系统包括PC机（4），PC机（4）与PLC（2）通过串行通讯接口电路（5）通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC智能温室控制系统，其特征在于：所述单片机（1）采用ATC51型号单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC智能温室控制系统，其特征在于：所述PLC（2）采用最高配置FX2N的三菱 PLC。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC智能温室控制系统，其特征在于：所述串行通讯接口电路（5）采用RS-422 异步串行通讯口。
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说 明 书
一种基于PLC智能温室控制系统
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技术领域
[0001]本实用新型涉及智能温室控制系统技术领域，具体为一种基于PLC智能温室控制系统。
背景技术
[0002]日光温室以其低成本、节能耗的优点被大面积推广,成为我国现阶段主要设施类型,形成了具有我国特色的设施农业发展道路雏形。但目前我国温室的设施工程科技含量低,设施环境可控程度与水平低,不能适应设施农业向产业化、现代化发展。而我国近年引进的温室控制系统,多因能耗过大,造价高,品种未能配套,生产效率低,未能产生良好的经济效益。本文提出一种基于 PLC的智能温室综合控制系统,用组态软件MCGS 编写上位监控界面, 系统具有性价比高、运行可靠、控制灵活、人机交互良好等特点。其创新点在于采用单片机实现数据采集功能,可降低成本、节约空间,例如,一台PLC 若要加入 8 个 A/D 通道则需增加数千元成本,而一台单片机进行 8 路 A/D 转换在百元以内即可解决。发明内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于PLC智能温室控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于PLC智能温室控制系统，包括数据采集系统、主控系统和监控系统，所述数据采集系统包括单片机及温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器；所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器通过A/D 转换器与单片机连接；所述主控系统由PLC与执行机构组成；所述单片机与PLC由串口通信连接；所述执行机构包括供热水泵、风机系统、前后窗电机、补光设备、保温被电机、CO2施肥机和灌溉设备；所述监控系统包括PC机，PC机与PLC通过串行通讯接口电路通信连接。
[0005]优选的，所述单片机采用ATC51型号单片机。[0006]优选的，所述PLC采用最高配置FX2N的三菱 PLC。[0007]优选的，所述串行通讯接口电路采用RS-422 异步串行通讯口。[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：[0009]（1）本基于PLC智能温室控制系统，采用单片机和PLC 串口通讯技术相结合的方式实现数据采集功能,用组态软件MCGS 编写上位监控界面,与普遍采用的上位PC 机和下位PLC 采集数据的方式相比，系统实现更加简单、经济；该系统具有良好的人机界面,操作简单,运行可靠,易于维护。[0010]（2）本基于PLC智能温室控制系统，采用 PLC 为核心控制器,PC 机与组态软件MCGS 编写上位监控界面作为监控模块,两者通过串口进行通信来控制系统的执行部件,实现了过程的智能化、人性化；单片机价格低廉，PLC 编程灵活,PC 机存储空间大,因此,具有相当高的性价比。
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说 明 书
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附图说明
[0011]图1为本实用新型的控制系统结构框图；
[0012]图2为本实用新型的单片机与 PLC 的接口电路图。[0013]图中：1单片机；101 A/D 转换器；11温度传感器；12湿度传感器；13光照传感器；14 CO2传感器；2 PLC；3执行机构；31供热水泵；32风机系统；33前后窗电机；34补光设备；35保温被电机；36 CO2施肥机；37灌溉设备；4 PC机；5串行通讯接口电路。具体实施方式
[0014]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0015]请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种基于PLC智能温室控制系统，包括数据采集系统、主控系统和监控系统，数据采集系统包括单片机1及温度传感器11、湿度传感器12、光照传感器13和CO2传感器14；温度传感器11、湿度传感器12、光照传感器13和CO2传感器14通过A/D 转换器101与单片机1连接，单片机1采用ATC51型号单片机；主控系统由PLC 2与执行机构3组成，PLC 2采用最高配置FX2N的三菱 PLC，PLC 2具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点,非常适合高效温室的控制；考虑到单栋温室开关量输入的点数以及必要的点数冗余, FX2N是 FX 系列中功能最强、速度最快的微型可编程序控制器,它的基本指令执行时间高达0.08μs 每条指令,远远超过了很多大型可编程序控制器；所述单片机1与PLC 2由串口通信连接；采用 PLC 2为核心控制器；执行机构3包括供热水泵31、风机系统32、前后窗电机33、补光设备34、保温被电机35、CO2施肥机36和灌溉设备37；监控系统包括PC机4，PC机4与PLC 2通过串行通讯接口电路5通信连接，串行通讯接口电路5采用RS-422 异步串行通讯口，该RS-422 异步串行通讯口具有双重功能,较常用的基本功能是采用编程软件GX Developer7.0 对 PLC 2的程序进行下载、内部状态和数据的监控；另一功能是与上位机进行数据通讯。[0016]请参阅图2，数据采集系统中，数据采集与转换由8位逐次逼近式 A/D转换器ADC0809 完成；ADC0809 内部具有锁存控制的 8路模拟开关,外接8路模拟输入端,可同时对8路0-5V 的输入模拟电压信号分时进行采集转换；ADC0809 的8 位数据输出引脚直接与数据总线相连,地址译码引脚 A、B、C 分别与74LS373 的Q0、Q1、Q2 相连,以选通INO~IN7 中的一个通道, INO~IN7 的通道地址为 EFF8H-EFFFH；ATC51单片机的 P2.0 作为片选信号,在启动A/D转换时,由单片机的写信号WR 和P2.0控制ADC的地址锁存和转换启动；由于ALE与ST ART连在一起, 因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换,在读取转换结果时,用单片机1的读信号RD 和P2.0 接或非门产生的正脉冲作为 OE 信号,用以打开三态输出锁存器；为了直观显示温湿度值和节省单片机 I/O 口资源,可用 8155 扩展的 1/0 口控制 4 位 LED 数码管显示器,采用动态扫描显示方式,显示扫描由程控实现。同时,为了在某些紧急状态或反常状态下, 能使操作人员不致忽视,以便及时处理。[0017]本系统软件主要包括:单片机部分的软件、PLC 部分的软件、串口通讯软件和上位
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说 明 书
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机系统软件；单片机部分用汇编语言编程,主要完成数据采集处理和温湿度的显示/报警,数据采集与转换由 ADC0809来完成,其接口控制程序采用中断方式；用8155扩展的1/0口控制4位LED,采用动态扫描显示方式,显示扫描由程控实现；将实测参数与预先设定的上下限值进行比较,如有越限量, 则发出声光报警；PLC部分用梯形图编辑主控程序,设计为“手动”、“自动”两种工作方式,根据从单片机送来的实测参数与预先设定值进行自动控制,驱动执行机构。上位机程序用组态软件 MCGS 编写,包括组态环境和运行环境两个部分,所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,监视温室环境状态及机构运行状态,保存和统计数据,传递人的控制命令去控制温室机构运行。
[0018]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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说 明 书 附 图
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图1
图2
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