2007年第12则 农重装备与车炳工程 su12200行 总算195 AGK LULTURAL LQU PM ENT YEI KLE ENG NEER ING [Tnally 1971 PLC功能指令在农村温室温度控制系统中的应用技巧 伊连云 (物州称发机电工程表，山东造州25配3) 浙经：分组了温家环维的种点.影据其特点易出温常温度控制要术，以温摩作为生年拉制的环场因子讲面燥窄了以工 为核心的温家座控制系纯，对温常温调摩法行实时控刺。重出设计了温常温增黎制十释序及达乾种孕的史用拉巧， 关加闪：可细程控制二：西序控制：望家 中图分类号：TP235 文献标品阴：D 文原病号：1679-31422207》12-0018-03 The Application T echnque ofPLC FunctionalInstruction Country G reenbouse Ten perature C on trolSysten YILian-yun 以Gchm上alard上ctn上Er山hac立g D cpart ent De寸ou U nbrerstt,Deou2502A.Chnal A bstract:The chanceritk of geenhouse cnvtoenent is natly intoduced and he toqutea cntof the grecrhouse tperaure con bol ss i procoadl.Taking Ge ba pershime as a priprity of the contml of esv inmmentel Gc:krx he gnerheisn be penlane an him ility can he tonlmkd cn lie by tum.The ansenbxes bpemtere adjisment chtixl pmox and spplintion bhnipe of PLC lnclinl imctin i numdutd. k cy N ords:PLC:ta pctame contol:grcahousc 引言 无人监控绿作下的温空正常运行。 PLCP心gan n abl Log坐ContoDler是一种数 】温室温度控制系统特征 字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应月而 日先进的大型祖室强度控制系统能实现限据 受计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存 外界环境的度，裎度、二氧化碳张度，光琪以及国 储扶行泛都运算，顺序控制、定时、计数和算术运算 速、风向、用量等气城因素来控制温室内的型度，裎 等探作指令，并通过数字式，慎烈式的物入和输出， 度，通风，光脱等因素，创造出适合作物生长的环境。 拉制各种突型的机械或生产过柱。可编柱控刷器及 在这种控制中，被控量之间存在着凿烈的相互糯合 其有关外留设备，都应按易十使工业控制系统形成 关乘，某个被控量的政变，会影响到其能被控制量的 一个整体，易于扩充其功能的源切设计。 交化。创如，若要增如室内的湿度，就会引起温度的 由PLC控制的盟室温度在设植控业方面的应 降低。问样，祖度的升高，也会使室内的裎度发生变 月也越来链重巫。原始的祖室驾度的控样泵统是祠 化。系统运行中的室外气象参数与湿室铅构、环境越 兰应用手动控制，后来又发展到机枝设备，到20世 裂保护批警控制.置室批制系统一旦授入运行，传多 纪7利年代计算机的应用昔代了原始的机械设各的 系统即哈出一系列餐数值如：室外温度，湿度，光、 拉刷，使抛室效（进入一个新的时期.炎同、以色列、 百量、风向，风沈，室内温度、混度，光强、风婆等等。 日本，荷兰等国均政力于商项技术的研究，并取制了 整个温室有环境的质控，建立了环境参数的一长期 会认的成藏。国外的高档温室已达到了工厂化爸理 在线计算机白动监陛系统，实现了泻室内外湘度，得 的程度，对多种环境因子使够进行集中调控。我国 度、光班长期监测，以及根据祖室环境的要求对如热 泻率生产的整体水子与世界上发达国家相比鉴距较 系统，窗控系统、通风系统等退行控制。此整控系统 大，妻现在设储结构，配套设客、不境调控与规培，管 能将数据汇总最水，记来，自动形成数据库，并实现 群权术等方血。高档置室基本上靠进口价格量贵。 了置室测控设备的白动控制。温室温度控制系统给 其白动化拉利与监拉系统史是此。日前智能温室 用户带来了极大的方便。 的发展趋势是采用各种传感器检测湿室环境餐数， 自动调节各个设备的工作状况，从而达到全天气快 2系统组成 堂篇日南：酒？-12M 为实现聚个祖室环境的控，本研究建立了以 作春简介：过：(？4)，文，领土，刚数议，主要从李川方直的师宽。 ·48- 1994-20113 Chine Acndmi:Joumal Electronie Puhlishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
2007 年第 12 期 农业装备与车辆工程 PLC 功能指令在农村温室温度控制系统中的应用技巧 伊连云 ( 德州学院机电工程系, 山东德州 253023) 摘要: 介绍了温室环境的特点, 根据其特点提出温室温度控制要求, 以温度作为优先控制的环境因子进而确定了以 PLC 为核心的温室温度控制系统, 对温室温湿度进行实时控制。重点设计了温室温度控制主程序及功能指令的应用技巧。 关键词: 可编程控制器; 温度控制; 温室 中图分类号: TP273+ .5 文献标识码: B 文章编号: 1673- 3142( 2007) 12- 0048- 03 收稿日期: 2007- 10- 24 作者简介: 伊连云(1974- ), 女, 硕士, 副教授, 主要从事 PLC方面的研究。 The Application Technique of PLC Functional Instruction in Country Gr eenhouse Temperatur e Control System YI Lian- yun (Mechanical and Electronic Engineering Department, Dezhou University, Dezhou 253023, China) Abstr act: The characteristic of greenhouse environment is mainly introduced and the requirement of the greenhouse temperature control system is proposed. Taking the temperature as a priority of the control of environmental factors, the greenhouse temperature and humidity can be controled on line by them. The greenhouse temperature adjustment technical process and application technique of PLC functional instruction is introduced. Key Words: PLC; temperature control; greenhouse 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING 2007 年第 12 期 ( 总第 197 期) No.12 2007 ( Totally 197) 引言 PLC( Programmable Logic Controller) 是 一 种 数 字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而 设计。它采用可编程序的存储器, 用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作指令, 并通过数字式、模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及 其有关外部设备, 都应按易于使工业控制系统形成 一个整体, 易于扩充其功能的原则设计。 由 PLC 控制的温室温度在设施农业方面的应 用也越来越重要。原始的温室温度的控制系统是荷 兰应用手动控制, 后来又发展到机械设备, 到 20 世 纪 70 年代计算机的应用替代了原始的机械设备的 控制, 使温室控制进入一个新的时期。美国、以色列、 日本、荷兰等国均致力于该项技术的研究, 并取得了 公认的成就。国外的高档温室已达到了工厂化管理 的程度, 对多种环境因子能够进行集中调控。我国 温室生产的整体水平与世界上发达国家相比差距较 大, 表现在设施结构、配套设备、环境调控与栽培、管 理技术等方面。高档温室基本上靠进口, 价格昂贵。 其自动化控制与监控系统更是如此。目前智能温室 的发展趋势是采用各种传感器检测温室环境参数, 自动调节各个设备的工作状况, 从而达到全天气候 无人监控条件下的温室正常运行。 1 温室温度控制系统特征 目前先进的大型温室温度控制系统能实现根据 外界环境的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照以及风 速、风向、雨量等气候因素来控制温室内的温度、湿 度、通风、光照等因素, 创造出适合作物生长的环境。 在这种控制中, 被控量之间存在着强烈的相互耦合 关系, 某个被控量的改变, 会影响到其他被控制量的 变化。例如, 若要增加室内的湿度, 就会引起温度的 降低。同样, 温度的升高, 也会使室内的湿度发生变 化。系统运行中的室外气象参数与温室结构、环境越 限保护报警控制。温室控制系统一旦投入运行, 传感 系统即给出一系列参数值如: 室外温度、湿度、光强、 雨量、风向、风速, 室内温度、湿度、光强、风速等等。 整个温室有环境的监控, 建立了环境参数的一长期 在线计算机自动监控系统, 实现了温室内外温度、湿 度、光照长期监测, 以及根据温室环境的要求对加热 系统、窗控系统、通风系统等进行控制。此监控系统 能将数据汇总显示、记录, 自动形成数据库, 并实现 了温室调控设备的自动控制。温室温度控制系统给 用户带来了极大的方便。 2 系统组成 为实现整个温室环境的监控, 本研究建立了以 ·48·
伊难：州C鸡教粤正衣付湿重温度立制系统中韵但州其乃 :年12月 PLC为楼心的粗室篇度控制英统，该英统中配有酒 个故障报警点，1个大留，1个遮阳尊，1个保程 裎度传感靴，它能对幽室的度信号及时地接受并 再。1组风机.这样共需用16个输出点。 陵随时传透给L心制系统，并改有推警装置，能 23功能指令应用 随时发现室温度的并常现象，从而实现了缰室暂 D0存放风速改定值K15,D1是风速实测值， 度，墨度，风速，光飘罩度等参数的长期整测以及根 D2存改室内温度设定的上队值K35,D3是温室内 据温室温湿度的要求对窗整系统、通风系统拉制。 湖度的实测们，D4存成开始运行风机一湿帘泵统的 2.1系统据图（留1） 祖度K30,D5存成管止风机-得前系统的湖度 K5,D5存放室内湿度没定的下限值2W。巧功利 温度测控仪 西混度传感器 温度调梦设备 HFX-2W系列LC历能指令中的业0V,CMP等行 下 化感空达留 令，即可实璞系统风建，度实测值的采集，比较，判 执行见料 断、传送，从)实现留室控制系统实时测批温度，使 PLC A加秤换器 系统达到控制要求。功能指令的巧妙应月使温室拉 控制婴 程序大大简化，程序流程见图3。 L心技陕写 传务堂送 输出跳电季 报警设著 开始 风这传够季 不第多数 图1系貌框图 D100 禁止运行 2.2P1C的10分配图（图2） - 输入信号：启动开关，自动工作力式时，南费故 D3D2 障报警消音按细，天窗状老控制开关，保湿幕状态拉 制开关，遮阳移状老控制开关，风机状态控制开关， 白解通风并喝光 4个侧窗状态拉制开关，启动，停止控制开关，风速 D35D4 实测值，温度实满值，这样共篇用21个输入点。 输出信号：4个同窗脚4台地机，一台水梨，1 运竹风机程帝系促 月动酸里 540 YCO ☐议0制带 静上袋细 Y S1山号aT 风机自砖百种 YI LS21岭称图 转风机是带彩领 到窗1线表控制并 53 5 天32号称图计 州音1城方控制父 下 C道48珍能图天 大會域老规制并 315 YIG G道G1号图千 大窗城志权制天 51分 w c6】号区类 停止白然有风并探后光图 圳着兰球志规制并 YU0 S74号则回T 侧度：优2叫美 Y10 【道月专号周回美 结 义稀自统支控制并。一一5得9 11 Y11 9植周摇开 图3出常泗度密制系按的德种图 义梯想状力控制关 ￥2 1列蒂美 到窗8线制控开一一51口 部分程序指令： 51 1 6星11天图开 州窗》线去控制关 Y14 S跃图关 LD ￥8000 密阴喜状古授利开 13515 16 41得星基开 HDV K15,D0 名肌喜状古拉利关 5上 YiB E道1程期愿关 MOV K35,D2 例度4线古授利开 E11机 HOV K30,D4 例度4线教明医 .51a0 MOV K25,D5 风神名制位 1到 HOV K20,D6 夏发实利位 1划 LD X22 图2FLC的（分配周 (F转第3面) "49- 1994-2013 Chine Acndemie Joumnl Electranic Puhlishing House All rights reserved.http://www.cnki,net
2007 年 12 月 PLC 为核心的温室温度控制系统, 该系统中配有温 湿度传感器, 它能对温室的温度信号及时地接受并 能随时传送给 PLC 控制系统, 并设有报警装置, 能 随时发现温室温度的异常现象, 从而实现了温室温 度、湿度、风速、光照强度等参数的长期监测以及根 据温室温湿度的要求对窗控系统、通风系统控制。 2.1 系统框图( 图 1) 2.2 PLC 的 I/O 分配图( 图 2) 输入信号: 启动开关, 自动工作方式时, 需要故 障报警消音按钮, 天窗状态控制开关, 保湿幕状态控 制开关, 遮阳幕状态控制开关, 风机状态控制开关, 4 个侧窗状态控制开关, 启动、停止控制开关, 风速 实测值, 温度实测值, 这样共需用 21 个输入点。 输出信号: 4 个侧窗即 4 台电机, 一台水泵, 1 个故障报警点, 1 个天窗, 1 个遮阳幕, 1 个保温 幕, 1 组风机, 这样共需用 16 个输出点。 2.3 功能指令应用 D0 存放风速设定值 K15, D1 是风速实测值, D2 存放室内温度设定的上限值 K35, D3 是温室内 温度的实测值, D4 存放开始运行风机- 湿帘系统的 温 度 K30, D5 存 放 停 止 风 机 - 湿 帘 系 统 的 温 度 K25, D6 存放室内温度设定的下限值 K20。巧妙利 用 FX- 2N 系列 PLC 功能指令中的 MOV、CMP 等指 令, 即可实现系统风速、温度实测值的采集、比较、判 断、传送, 从而实现温室控制系统实时调控温度, 使 系统达到控制要求。功能指令的巧妙应用使温室控 制程序大大简化, 程序流程见图 3。 部分程序指令: LD M8000 MOV K15, D0 MOV K35, D2 MOV K30, D4 MOV K25, D5 MOV K20, D6 LD X22 ( 下转第 63 页) 图 1 系统框图 温度测控仪 温湿度传感器 温度调节设备 A/D 转换器 传感变送器 风速传感器 PLC 控制器 A/D 转换器 输出继电器 传感变送器 执行机构 报警设备 图 3 温室温度控制系统的流程图 开始 采集参数 D1≥D0 禁止运行 N D3≥D2 Y D3≥D4 Y Y N N D3≤D5 N Y D3≤D6 结束 自然通风并遮光 运行风机湿帘系统 停风机湿帘系统 停止自然通风并恢复光照 图 2 PLC 的 I/O 分配图 X00 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X23 SA0 SA1 SA2 SA3 SA4 SA5 SA6 SA7 SA8 SA9 SA10 SA11 SA12 SA13 SA14 SA15 SA16 Y00 Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y07 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 KM0 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 KM11 KM12 KM13 KM14 KM15 报警 1 号侧窗开 1 号侧窗关 2 号侧窗开 2 号侧窗关 3 号侧窗开 3 号侧窗关 4 号侧窗开 4 号侧窗关 遮阳幕开 遮阳幕关 天窗开 天窗关 保湿幕开 保湿幕关 风机 启动按钮 停止按钮 风机自动 /手动 侧窗 1 状态控制开 侧窗 1 状态控制关 天窗状态控制开 天窗状态控制关 侧窗 2 状态控制开 侧窗 2 状态控制关 保湿幕状态控制开 保湿幕状态控制关 侧窗 3 状态控制开 侧窗 3 状态控制关 遮阳幕状态控制开 遮阳幕状态控制关 侧窗 4 状态控制开 侧窗 4 状态控制关 风速实测值 温度实测值 伊连云: PLC 功能指令在农村温室温度控制系统中的应用技巧 ·49·
苏为诗等：农业机域按铁基格裂校扫健复拔术 :年12月 杂物挑出，确保焊链质量。 (1》对料接部位的清理梦求提高，各种夹漆，气 6等铁件的仟焊 化皮，泊污等要清除干净，直到露出金属光弹。抖隆 裂蚊坡口道当.探度在4点厚度以上，对接的焊缝 对十受力不大的绮铁零件，焊修时常采用氧 般小于0.5am. 乙烛火馅加热轩裨，轩焊时母材不好化，加热温度控 (2)杆焊前先月氧化焰顶热技口，达到400500℃ 相在相变祖度AC肝近，金相组织变化不大，不会 并将表而的石墨烧去，以提高杆焊结合强度，然后团 产生白口”、弹硬组织或裂蚊等缺陷，焊修面易于切 速数上焊剂厦能整个坡口表而。潍续用气化焰烤熔 加工整形。 料尔，待焊剂帝化后改用中性焰，熔化的纤料先沿坡 6.】焊系及悍府的选择 口表而料徐一层纤料，接着填篇放口，并精高十基体 铸以纤焊常深用直径为3m的黄铜焊丝，如 表前1.5mn左右. 料103含劓为52%5腐，其余为碎。熔点为885- (3)对于长界缝，在纤挥一段焊缝月对下一段 890℃。钎焊时为了消除焊修表面的氧化物雷要使用 界缝预热，草握好界剂和焊接速度，邦炬移动要均 焊剂，黄铜纤料强度低，可采用强度较高的纤焊料，其 匀，各处温度要严格控制，不应河高氢低，过低会影 成骨为Cu48%50质、1n9%0%w水30%我、 响纤料的结合度，过高易出现辛使组凯.对于复杂 wA0.3%0线，wS0锡.踢，其余为锌。在纤料中 形状零件应配合如热减应区，防山裂线产生。 入锰.绿成份是为了促过纤料与某体金属的扩散 )针焊后的部鱼不能再用皆铁料条焊修，蚪 作用，提高纤料的以度，另外可以降低纤料的济化置 缝处易产生裂蚊，必婴时应将所有的纤抖料清除掉 度，塔点为830℃. 以后才能政月转铁悍条： 轩焊时采用圆酸为基的浮剂，其主要成分为源 焊修所沙及的因素很多，其中焊工的经晚和枝 形，圈酸熔化后与铜、锌，硅等合金元素的氧化物相 术荔就程度至关重要，要达到理想的效果，必霸从实 互作用，形成复合型氧化物变为熔清浮于溶泡表而， 际出发，根据设备系件、材料来兼，技术状况和修群 在焊剂中知入震酸纳，氧化钠等是为了降低格清粘 成本，对不同零件和不同部位的献常，应灭活选择合 度，改普胶叠性使。 道的焊接工艺。 6,2焊接可注意的事叹 (上接第母风) MOV K2X22.D1 渭世的愿求，起到了诚轻人的劳动是度，提高劳动效 MOV X2X24,D3 率，降低能耗，提高种棉者的种相水平等多方而的作 OUT 130 用。巧妙合兴底用功陵指令，可大大第短输存时间， K30 从少程序内在，提高系统反应精度，是提高盖室利月 LD T30 水平和综合效登的有效于段 CHP D0.D1.M0 务专文献 LD NO I】力本场，斯针水可编程控制然解里反其空州】，型庆：熏灾人 OUT M200 学出版杜，1：书3 LD M 1 2]三老保数可输程控制a使州手局W】.日本三花意气公司.2300： OR M2 40-4 OUT V201 3)用万哈PLC升新与澄引2用M1,上常：息千工叠出蓝L,2001. )可會程松制在轻制温夏中的杭用传煮几.河南用工太学华组 3结论 2005.20. 本控制系统经实际运行，满足温浆作物利生长 63- 1994-2013 Chine Acndemie Joumal Electronic Puhlishing House.All rights reserved,http://www.cnki.net
2007 年 12 月 MOV K2X22, D1 MOV K2X24, D3 OUT T30 K30 LD T30 CMP D0, D1, M0 LD M0 OUT M200 LD M1 OR M2 OUT M201 3 结论 本控制系统经实际运行, 满足温室作物对生长 温度的要求, 起到了减轻人的劳动强度, 提高劳动效 率, 降低能耗, 提高种植者的种植水平等多方面的作 用。巧妙合理应用功能指令, 可大大缩短编程时间, 减少程序内存, 提高系统反应精度, 是提高温室利用 水平和综合效益的有效手段。 参考文献 [ 1] 万泰福, 唐贤永.可编程控制器原理及其应用[ M].重庆: 重庆大 学出版社, 1994: 8- 13. [ 2] 三菱微型可编程控制器使用手册[ M].日本三菱电气公司, 2000: 40- 45. [ 3] 周万珍.PLC 分析与设计应用[ M].北京: 电子工 业出版社, 2004. [ 4] 可编程控制在控制温度中的应用技术 [J]. 河南理工大学学报, 2005,( 2). 杂物挑出, 确保焊缝质量。 6 铸铁件的钎焊 对于受力不大的铸铁零件, 焊修时常采用氧- 乙炔火焰加热钎焊, 钎焊时母材不熔化, 加热温度控 制在相变温度 A C 附近, 金相组织变化不大, 不会 产生“白口”、淬硬组织或裂纹等缺陷, 焊修面易于切 削加工整形。 6.1 焊条及焊剂的选择 铸铁钎焊常采用直径为 3～5mm 的黄铜焊丝, 如 “焊 103”含铜为 52%～56%, 其余为锌。熔点为 885～ 890℃。钎焊时为了消除焊修表面的氧化物需要使用 焊剂, 黄铜钎料强度低, 可采用强度较高的钎焊料, 其 成份为 wCu48%～50%、wMn9%～10%、wNi3.05%～4%、 wAi0.3%～0.4%, wSn0.4%～0.6%, 其余为锌。在钎料中 加入锰、镍成份是为了促进钎料与基体金属的扩散 作用, 提高钎焊的强度, 另外可以降低钎料的熔化温 度, 熔点为 830 ℃。 钎焊时采用硼酸为基的焊剂, 其主要成分为硼 砂, 硼酸熔化后与铜、锌、硅等合金元素的氧化物相 互作用, 形成复合型氧化物变为熔渣浮于熔池表面, 在焊剂中加入碳酸钠、氧化钠等是为了降低熔渣粘 度, 改善脱渣性能。 6.2 焊接时注意的事项 ( 1) 对焊接部位的清理要求提高, 各种夹渣、氧 化皮、油污等要清除干净, 直到露出金属光泽。焊修 裂纹坡口适当。深度在 4 /5 厚度以上, 对接的焊缝一 般小于 0.5mm。 ( 2) 钎焊前先用氧化焰预热坡口, 达到 400～500℃, 并将表面的石墨烧去, 以提高钎焊结合强度, 然后迅 速撒上焊剂覆盖整个坡口表面, 继续用氧化焰烤熔 焊剂, 待焊剂熔化后改用中性焰, 熔化的钎料先沿坡 口表面焊涂一层钎料, 接着填满坡口, 并稍高于基体 表面 1.5mm 左右。 ( 3) 对于长焊缝, 在钎焊一段焊缝后对下一段 焊缝预热, 掌握好焊剂和焊接速度, 焊炬移动要均 匀, 各处温度要严格控制, 不应忽高忽低, 过低会影 响钎料的结合强度, 过高易出现淬硬组织。对于复杂 形状零件应配合加热减应区, 防止裂纹产生。 ( 4) 钎焊后的部位不能再用铸铁焊条焊修, 焊 缝处易产生裂纹, 必要时应将所有的钎焊料清除掉 以后才能改用铸铁焊条。 焊修所涉及的因素很多, 其中焊工的经验和技 术熟练程度至关重要。要达到理想的效果, 必须从实 际出发, 根据设备条件、材料来源、技术状况和修理 成本, 对不同零件和不同部位的缺陷, 应灵活选择合 适的焊接工艺。 ( 上接第 49 页) 苏炳玲 等: 农业机械铸铁基件裂纹的修复技术 ·63·