本實(shí)用新型屬于溫室大棚環(huán)境調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置。

背景技術(shù)：

溫室大棚內(nèi)不同位置氣體環(huán)境存在差異，空氣的溫度、濕度、二氧化碳濃度都存在梯度，影響到作物的生長(zhǎng)，同時(shí)，空氣的流動(dòng)速度也會(huì)影響到植物的蒸騰、葉溫及對(duì)CO₂的吸收問(wèn)題，進(jìn)而影響到作物的生長(zhǎng)。在不采用措施的封閉的棚室內(nèi)，當(dāng)氣體的流動(dòng)速度過(guò)低，則會(huì)影響作物生長(zhǎng)。同時(shí)，植物栽培生理方面的研究已證實(shí)：在3m/s內(nèi)的低風(fēng)速時(shí)，葉面界面層呈層流狀態(tài)，相對(duì)較高風(fēng)速有助降低葉面界面層厚度而減少CO₂擴(kuò)散阻抗。在相對(duì)濕度60％以上，光合強(qiáng)度隨風(fēng)速的提高而提高，但在低濕度情況下，如果風(fēng)速過(guò)大而超過(guò)一定限度，蒸騰作用過(guò)于旺盛、光合強(qiáng)度反而降低。大部分研究結(jié)果均認(rèn)為在溫室條件下，氣流速度一般以0.3～0.5m/s為宜。這是因?yàn)橐话銣厥以趶?qiáng)光照下，葉溫較高，蒸騰旺盛，風(fēng)速如果過(guò)高，光合強(qiáng)度就會(huì)大大降低，所以，設(shè)計(jì)一種可對(duì)大棚內(nèi)氣體環(huán)境進(jìn)行調(diào)控的裝置很有意義。目前采用軸流風(fēng)機(jī)直接換氣，涉及到能耗、安裝等問(wèn)題，在生產(chǎn)上普遍應(yīng)用的日光溫室中并不具備條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種性能可靠、具有實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控功能的基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置。

本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

一種基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置，包括：PLC、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)、控制面板、輸氣系統(tǒng)、觸摸屏和至少一組的傳感器系統(tǒng)，其中，

所述風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括：風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊、加壓風(fēng)機(jī)和多根進(jìn)氣支路，多根所述進(jìn)氣支路的進(jìn)氣口分別與棚室內(nèi)大氣、棚室外大氣和氣肥發(fā)生器氣體出口連通，多根所述進(jìn)氣支路的出氣口與所述加壓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口連通，且在每一所述進(jìn)氣支路上均安裝有一電磁閥，加壓風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊和多個(gè)所述電磁閥均與所述PLC電連接；所述風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊與所述加壓風(fēng)機(jī)電連接，所述PLC通過(guò)所述風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊控制所述加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)速；

所述輸氣系統(tǒng)包括：輸氣管和多根輸氣支管，所述輸氣管和輸氣支管均固裝在溫室大棚內(nèi)的上方，所述加壓風(fēng)機(jī)的出氣口與所述輸氣管連通，每根輸氣支管的出氣端形成有端面，在所述輸氣支管的出氣端的端面和/或側(cè)壁上形成有多個(gè)噴氣孔，以使加壓風(fēng)機(jī)加壓后該輸氣系統(tǒng)內(nèi)的氣體從所述噴氣孔射流噴出；

所述電加熱系統(tǒng)安裝在所述輸氣系統(tǒng)內(nèi)，所述PLC與所述電加熱系統(tǒng)電連接，用于控制該電加熱系統(tǒng)對(duì)通過(guò)所述輸氣系統(tǒng)的氣體進(jìn)行加熱；

每組所述傳感器系統(tǒng)包括：風(fēng)速傳感器、光強(qiáng)傳感器、二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，所述PLC分別與所述風(fēng)速傳感器、光強(qiáng)傳感器、二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器電連接，用于讀取相應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)；

所述觸摸屏與所述PLC電連接，用于向所述PLC輸入信號(hào)并顯示所述傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；

所述控制面板與所述PLC電連接，用于控制所述溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置、加壓風(fēng)機(jī)、電加熱系統(tǒng)和多個(gè)電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉。

在上述技術(shù)方案中，所述電加熱系統(tǒng)為電加熱線(xiàn)。

在上述技術(shù)方案中，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊為變頻器，所述變頻器與所述PLC的I/O接口模塊電連接。

在上述技術(shù)方案中，在每根輸氣支管上沿該輸氣支管的長(zhǎng)度方向安裝多組所述傳感器系統(tǒng)。

在上述技術(shù)方案中，所述控制面板包括：用于依次控制所述溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置、加壓風(fēng)機(jī)、電加熱系統(tǒng)和多個(gè)電磁閥開(kāi)啟和關(guān)閉的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、停機(jī)開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)、輸氣管路電加熱啟停開(kāi)關(guān)和多個(gè)電磁閥啟停開(kāi)關(guān)。

在上述技術(shù)方案中，所述啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、停機(jī)開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)、輸氣管路電加熱啟停開(kāi)關(guān)和多個(gè)電磁閥啟停開(kāi)關(guān)分別與所述PLC的I/O接口模塊電連接。

在上述技術(shù)方案中，所述PLC分別通過(guò)I/O接口模塊與所述傳感器系統(tǒng)、電磁閥、加壓風(fēng)機(jī)和電加熱系統(tǒng)電連接。

在上述技術(shù)方案中，所述PLC包括：RS485接口或RS232接口,用于連接遠(yuǎn)程控制主機(jī)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控。

在上述技術(shù)方案中，還包括：狀態(tài)指示燈和聲光報(bào)警器，所述狀態(tài)指示燈和聲光報(bào)警器分別與PLC電連接，依次用于顯示工作狀態(tài)和提供聲、光報(bào)警。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：

1.本實(shí)用新型的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置可調(diào)節(jié)輸氣管路的壓力和流量，方便控制溫室氣體的流動(dòng)速度；

2.在輸氣管內(nèi)設(shè)置電加熱線(xiàn)，為調(diào)節(jié)溫室內(nèi)氣體環(huán)境溫度提供了條件；

3.加壓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口連接有多根可控進(jìn)氣支路，可以滿(mǎn)足二氧化碳?xì)怏w施肥、溫室氣體環(huán)境內(nèi)循環(huán)、外部氣體通風(fēng)多種工況的需要；

4.本實(shí)用新型的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置采用PLC控制，結(jié)合傳感器系統(tǒng)，協(xié)調(diào)控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速模塊以及電加熱系統(tǒng)和不同進(jìn)氣支路，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，可以精準(zhǔn)調(diào)控溫室氣體環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳濃度、氣體流速等多個(gè)參數(shù)，有利于作物的生長(zhǎng)。

5.本實(shí)用新型的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置采用觸摸屏顯示技術(shù)，可以直觀地設(shè)置和顯示各種參數(shù)，有效地保證了整個(gè)裝置的穩(wěn)定性和安全高效性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置的電路連接圖；

圖2為本實(shí)用新型的基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置的管路連接圖。

其中，1為觸摸屏，2為傳感器系統(tǒng)，3為PLC，4為控制面板，5為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，5-1為風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊，5-2為加壓風(fēng)機(jī)，5-3為電磁閥，5-4為進(jìn)氣支路，6為電加熱系統(tǒng)，7為輸氣系統(tǒng)，7-1為輸氣管，7-2為輸氣支管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖1～2所示，包括：PLC3、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)5、電加熱系統(tǒng)6、控制面板4、輸氣系統(tǒng)7、觸摸屏1和至少一組的傳感器系統(tǒng)2(為了清楚表示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，圖1中僅示出1組傳感器系統(tǒng)2)，其中，

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)5包括：風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊5-1、加壓風(fēng)機(jī)5-2和3根進(jìn)氣支路5-4，加壓風(fēng)機(jī)采用常規(guī)交流220V供電或380V供電風(fēng)機(jī)。3根進(jìn)氣支路5-4的進(jìn)氣口分別與棚室內(nèi)大氣、棚室外大氣和氣肥發(fā)生器的氣體出口(圖中未示出)連通，3根進(jìn)氣支路5-4的出氣口與加壓風(fēng)機(jī)5-2的進(jìn)氣口連通(如圖2所示)，且在每一進(jìn)氣支路5-4上均安裝有一電磁閥5-3，加壓風(fēng)機(jī)5-2、風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊5-1和3個(gè)電磁閥5-3分別通過(guò)PLC3的I/O接口模塊與該P(yáng)LC電連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣支路5-4的通斷控制。風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊5-1與加壓風(fēng)機(jī)5-2電連接，PLC3通過(guò)風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊5-1控制加壓風(fēng)機(jī)5-2的風(fēng)速。其中，風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊5-1為變頻器，變頻器與PLC3的I/O接口模塊電連接后，由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器狀態(tài)的監(jiān)控，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)量。

輸氣系統(tǒng)7包括：輸氣管7-1和由該輸氣管7-1分叉形成的4根輸氣支管7-2(如圖2所示)，輸氣管7-1和輸氣支管7-2均固裝在溫室大棚內(nèi)的上方，輸氣管7-1和輸氣支管7-2均采用阻燃材料，例如采用PVC阻燃電工線(xiàn)管或者薄壁鋁管。加壓風(fēng)機(jī)5-2的出氣口與輸氣管7-1的一端口連通，每根輸氣支管7-2的出氣端形成有端面，在輸氣支管7-2的出氣端的端面和/或側(cè)壁上形成有多個(gè)噴氣孔(圖中未示出)，以使加壓風(fēng)機(jī)5-2加壓后該輸氣系統(tǒng)7內(nèi)的氣體以一定的速度從噴氣孔射流噴出。

電加熱系統(tǒng)6安裝在輸氣系統(tǒng)7內(nèi)，電加熱系統(tǒng)6為電加熱線(xiàn)。PLC3通過(guò)I/O接口模塊與電加熱系統(tǒng)6電連接，用于控制該電加熱系統(tǒng)6對(duì)通過(guò)輸氣系統(tǒng)7的氣體進(jìn)行加熱，而且，由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)各電加熱線(xiàn)的加熱功率的控制。

加壓風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)后，加壓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口形成負(fù)壓，在加壓風(fēng)機(jī)的出氣口輸出帶壓氣體，當(dāng)3根進(jìn)氣支路上的電磁閥開(kāi)啟時(shí)，可通過(guò)輸氣支管?chē)娚涑鰩旱亩趸細(xì)怏w，能夠彌補(bǔ)氣肥發(fā)生器出口氣體壓力不足的缺陷。通過(guò)調(diào)節(jié)加壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電加熱系統(tǒng)6的加熱功率，可調(diào)節(jié)溫室內(nèi)氣體的流動(dòng)速度、二氧化碳濃度、溫度分布和濕度分布等。

PLC3通過(guò)I/O接口模塊與傳感器系統(tǒng)2電連接。每組傳感器系統(tǒng)2包括：用來(lái)監(jiān)測(cè)噴孔附近氣體環(huán)境的風(fēng)速傳感器、光強(qiáng)傳感器、二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器(圖中未示出)，風(fēng)速傳感器、光強(qiáng)傳感器、二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器分別通過(guò)變送器調(diào)節(jié)成0-10V電壓信號(hào)或4-20mA的電流信號(hào)后連接到PLC3的輸入端口上，PLC讀取相應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)；為提高監(jiān)測(cè)精度，在每根輸氣支管7-2上沿該輸氣支管7-2的長(zhǎng)度方向可安裝多組傳感器系統(tǒng)2。

PLC3通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與觸摸屏1電連接，用于向PLC3輸入信號(hào)并顯示傳感器系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)。向PLC3輸入信號(hào)為通過(guò)觸摸屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，具體參數(shù)如目標(biāo)出口風(fēng)速、目標(biāo)氣體環(huán)境濕度、目標(biāo)氣體環(huán)境溫度、目標(biāo)氣體環(huán)境二氧化碳濃度、氣體環(huán)境濕度報(bào)警閾值、氣體環(huán)境溫度報(bào)警閾值和氣體環(huán)境二氧化碳濃度報(bào)警閾值。顯示傳感器系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)顯示基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置的工作狀態(tài)，工作狀態(tài)包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、出口風(fēng)速、氣體環(huán)境濕度、氣體環(huán)境溫度、氣體環(huán)境二氧化碳濃度以及各電磁閥通斷狀態(tài)。

PLC3通過(guò)I/O接口模塊與控制面板4電連接，用于控制溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置、加壓風(fēng)機(jī)5-2、電加熱系統(tǒng)6和3個(gè)電磁閥5-3的開(kāi)啟和關(guān)閉。控制面板4包括：用于依次控制溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置、加壓風(fēng)機(jī)5-2、電加熱系統(tǒng)6和3個(gè)電磁閥5-3開(kāi)啟和關(guān)閉的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、停機(jī)開(kāi)關(guān)(啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和停機(jī)開(kāi)關(guān)用于控制溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)、輸氣管路電加熱啟停開(kāi)關(guān)(即電加熱系統(tǒng)開(kāi)關(guān))和3個(gè)電磁閥啟停開(kāi)關(guān)，3個(gè)電磁閥啟停開(kāi)關(guān)分別相當(dāng)于外部進(jìn)氣起停開(kāi)關(guān)、棚內(nèi)循環(huán)起停開(kāi)關(guān)和氣肥發(fā)生器起停開(kāi)關(guān)。啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、停機(jī)開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)、輸氣管路電加熱啟停開(kāi)關(guān)和3個(gè)電磁閥啟停開(kāi)關(guān)分別連接到PLC3的I/O接口模塊的輸入端口上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的簡(jiǎn)易手動(dòng)控制。

PLC3還包括：RS485接口或RS232接口,用于連接遠(yuǎn)程控制機(jī)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控。

本實(shí)用新型的基于PLC的溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境調(diào)控裝置還可包括：狀態(tài)指示燈和聲光報(bào)警器，狀態(tài)指示燈和聲光報(bào)警器分別與PLC3電連接，依次用于顯示工作狀態(tài)和提供聲、光報(bào)警。

本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下：在系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，自動(dòng)控制模式下，在觸摸屏設(shè)置溫室內(nèi)二氧化碳濃度、溫度、濕度、風(fēng)速的目標(biāo)區(qū)間，PLC控制器通過(guò)傳感器檢測(cè)溫室內(nèi)的對(duì)應(yīng)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)置控制算法自動(dòng)控制各進(jìn)氣支路電磁閥的通斷、電加熱系統(tǒng)的功率以及風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)氣體環(huán)境的自動(dòng)調(diào)控。手動(dòng)模式下，可通過(guò)控制面板手動(dòng)控制進(jìn)氣支路上電磁閥的通斷、電加熱系統(tǒng)的功率以及風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)氣體環(huán)境的手動(dòng)調(diào)控。

以上對(duì)本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本實(shí)用新型的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。