智能溫室環(huán)境參數(shù)的復(fù)合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1．2 二氧化碳濃度的控制
二氧化碳濃度的控制方式如下：當(dāng)CO2濃度高時(shí)，通過(guò)通風(fēng)加以降低，當(dāng)CO2濃度低時(shí)，通過(guò)噴灑CO2加以提高，這種控制方法時(shí)滯小，采用傳統(tǒng)的PID控制即可。
(1)濃度低時(shí)，噴灑CO2，噴灑時(shí)間的長(zhǎng)短由濃度確定，本程序提供了三個(gè)延時(shí)噴灑時(shí)間，同時(shí)將濃度低時(shí)的情況分為三個(gè)等級(jí)，其等級(jí)計(jì)算方式如式(1)所示。
由式(1)可知，當(dāng)實(shí)際值處于某兩個(gè)等級(jí)值之間時(shí)，采用高的等級(jí)值進(jìn)行處理。
(2)濃度高于標(biāo)準(zhǔn)濃度允許范圍時(shí)，采用開側(cè)窗通風(fēng)來(lái)降低濃度，側(cè)窗開啟大小分為三個(gè)等級(jí)，濃度高于允許范圍每次只增加一級(jí)側(cè)窗開啟，以減少外界環(huán)境的影響；當(dāng)濃度高于極限值時(shí)，側(cè)窗全部開啟，達(dá)到快速降低濃度的目的。
1．3 光照度的控制
對(duì)于光照強(qiáng)度的控制，采用調(diào)節(jié)燈光控制，這種控制方式基本上不存在滯后，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，因而采用比例控制方式。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162170.htm
如圖3所示，系統(tǒng)不斷采集調(diào)整，使光照度達(dá)到允許范圍，為了防止形成死循環(huán)，采集調(diào)整上限次數(shù)設(shè)置為7(人工光照和遮光簾開啟次數(shù)的和)。光處理照度時(shí)，首先判斷參量是否超限，超限則執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加一級(jí)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是人工光照和遮光簾，當(dāng)光照度低于上限值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作原則是先關(guān)遮光簾，再開人工光照；當(dāng)光照度高于上限值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作原則為先關(guān)人工光照，再開遮光簾，從而節(jié)約能源。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，由上下兩級(jí)組成，一級(jí)是位于控制中心的上位機(jī)系統(tǒng)，二級(jí)是位于各個(gè)溫室的現(xiàn)場(chǎng)控制器系統(tǒng)，如圖4所示。
上位機(jī)采用PC機(jī)，下位機(jī)選用美國(guó)ATML公司的8位AT89C52單片機(jī)。通過(guò)單片機(jī)輸出的高低電平，控制電磁繼電器開／關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的加熱器、加濕器、側(cè)窗、風(fēng)扇、CO2噴灑機(jī)構(gòu)、遮光簾、光照系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，如圖5所示，完成溫室加熱、加濕、通風(fēng)除濕、降溫、增加CO2濃度、遮光等控制功能。
溫室控制系統(tǒng)中溫度、濕度、光照、CO2是主要的控制參數(shù)，傳感器把采集到的信息送給下位機(jī)，下位機(jī)以RS232方式與上位機(jī)進(jìn)行串口通訊，將采集信息轉(zhuǎn)送給上位機(jī)。數(shù)據(jù)通信的硬件采用三線制，將單片機(jī)和PC機(jī)串口的三個(gè)引腳(RXD、TXD、GND)分別連在一起，即將PC機(jī)和單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD與接收數(shù)據(jù)線RXD交叉連接，兩者的地線GND直接相連，而其它信號(hào)線如握手信號(hào)線均不用，采用軟件握手的方式。這樣既可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)又可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。
評(píng)論