[實用新型]一種基于無線傳感器網絡與PLC的溫室自動控制裝置

有效

• 申請號: 201721491823.4
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN207503016U
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 范立南;刁芬;崔立民;李佳洋;肖倩;武剛;劉闖
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05D27/02
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

一種基于無線傳感器網絡與PLC的溫室自動控制裝置，涉及一種控制裝置，所述裝置包括溫室環境參數采集節點、協調器節點、S7?1215FC PLC、以太網交換機和監控計算機；溫室環境參數采集節點通過ZigBee網絡與協調器節點相連，協調器節點通過RS485總線與S7?1215FC PLC相連，S7?1215FC PLC通過以太網交換機與監控計算機相連；溫室環境參數采集節點有長方形外殼，在溫室環境參數采集節點外殼上方裝有ZigBee天線接線凹槽，溫室環境參數采集節點外殼的一個側面上裝有溫室空氣溫度傳感器接線凹槽。該裝置將無線傳感器網絡技術和PLC技術應用到溫室大棚環境參數的監控中。本裝置工作穩定，抗干擾能力強，能夠實現對溫室環境參數的自動監控。

技術領域

本實用新型涉及一種控制裝置，特別是涉及一種基于無線傳感器網絡與PLC的溫室自動控制裝置。

背景技術

溫室農業大棚建立了一個適合農作物生長發育的氣候環境，使農作物的生長不受外界自然環境的影響。溫室大棚種植技術可以使農作物在不適合生長的季節里生長和產出，減輕季節對農作物的影響，使農作物部分或完全脫離對自然條件的依賴，滿足市場的需求。當前，我國溫室大棚環境控制水平落后、運行管理依賴經驗、控制效果不夠理想，這些問題嚴重制約了溫室大棚生產效率的提高。因此，設計和開發一種溫室大棚自動控制裝置，實現溫室大棚主要環境參數的在線監測、執行機構的自動控制，對實現農作物增產、提高農作物品質具有重要的意義。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于無線傳感器網絡與PLC的溫室自動控制裝置，該裝置將無線傳感器網絡技術和PLC技術應用到溫室大棚環境參數的監控中。本裝置工作穩定，抗干擾能力強，能夠實現對溫室環境參數的自動監控。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于無線傳感器網絡與PLC的溫室自動控制裝置，由溫室環境參數采集節點、協調器節點、S7-1215FC PLC、以太網交換機和監控計算機組成。溫室環境參數采集節點通過ZigBee網絡與協調器節點相連，所述協調器節點通過RS485總線與S7-1215FC PLC相連，S7-1215FC PLC通過以太網交換機與監控計算機相連。溫室環境參數采集節點有一個長方形外殼，在溫室環境參數采集節點外殼上方裝有一個ZigBee天線接線凹槽，在溫室環境參數采集節點外殼的一個側面上裝有溫室空氣溫度傳感器接線凹槽、溫室空氣濕度傳感器接線凹槽、CO₂濃度傳感器接線凹槽、土壤溫度傳感器接線凹槽、土壤濕度傳感器接線凹槽、光照強度傳感器接線凹槽。在溫室環境參數采集節點外殼內裝有一塊溫室環境參數采集電路板。該溫室環境參數采集電路板由信號調理電路、主處理器電路、射頻驅動電路以及電源電路組成。該溫室環境參數采集電路板上的信號調理電路由阻容器件組成，負責對傳感器信號進行調理。該溫室環境參數采集電路板的信號調理電路上設有溫室空氣溫度傳感器接線端子、溫室空氣濕度傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、土壤溫度傳感器接線端子、土壤濕度傳感器接線端子、光照強度傳感器接線端子。所述溫室空氣溫度傳感器接線端子、溫室空氣濕度傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、土壤溫度傳感器接線端子、土壤濕度傳感器接線端子、光照強度傳感器接線端子分別通過信號線與溫室環境參數采集節點外殼上的溫室空氣溫度傳感器接線凹槽、溫室空氣濕度傳感器接線凹槽、CO₂濃度傳感器接線凹槽、土壤溫度傳感器接線凹槽、土壤濕度傳感器接線凹槽、光照強度傳感器接線凹槽相連。所述溫室空氣溫度傳感器接線凹槽、溫室空氣濕度傳感器接線凹槽、CO₂濃度傳感器接線凹槽、土壤溫度傳感器接線凹槽、土壤濕度傳感器接線凹槽、光照強度傳感器接線凹槽分別通過信號線與安裝于溫室中的溫室空氣溫度傳感器、溫室空氣濕度傳感器、CO₂濃度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、光照強度傳感器相連。該溫室環境參數采集電路板上的主處理器電路由處理器芯片MSP430FG4617及其外圍電路組成，負責采集并處理傳感器所檢測到的溫室空氣溫度數據、溫室空氣濕度數據、溫室CO₂濃度數據、溫室土壤溫度數據、溫室土壤濕度數據、溫室光照強度數據。該溫室環境參數采集電路板上的射頻驅動電路由芯片CC2431以及外圍電路組成，負責ZigBee網絡數據傳輸。該溫室環境參數采集電路板上的射頻驅動電路上設有1個ZigBee天線接線端子，該ZigBee天線接線端子通過ZigBee高頻線與溫室環境參數采集節點外殼上方的ZigBee天線接線凹槽相連，所述溫室環境參數采集節點外殼上方的ZigBee天線接線凹槽與ZigBee天線相連。所述協調器節點有一個長方形外殼，在協調器節點外殼上方設有1個協調器節點ZigBee天線接線凹槽。在協調器節點外殼的一個側面上裝有RS485通信插口。在協調器節點外殼內裝有一塊協調器節點電路板，該協調器節點電路板由主處理器電路、ZigBee通信電路、通信接口電路以及電源電路組成。協調器節點負責與各個溫室環境參數采集節點進行通信。該協調器節點電路板上的主處理器電路由處理器芯片MSP430FG4617及其外圍電路組成，負責ZigBee通信控制和RS485通信控制，能將各個溫室環境參數采集節點的數據進行匯集，通過通信接口電路將數據傳送到S7-1215FC PLC，所述S7-1215FC PLC對所接收到的數據進行處理、分析后，發出控制信號，分別對CO₂施肥機開關、天窗設備開關、濕簾水泵開關、噴灌設備開關和加熱設備開關進行控制。同時，S7-1215FC PLC還通過以太網交換機，將溫室環境參數數據發送到監控計算機，監控計算機還可以發出控制信號至S7-1215FC PLC，實現對CO₂施肥機開關、天窗設備開關、濕簾水泵開關、噴灌設備開關和加熱設備開關的控制。所述協調器節點電路板上的ZigBee通信電路由無線傳感器網絡芯片CC2431及其外圍電路組成，負責與各個溫室環境參數采集節點進行通信。該協調器節點電路板的ZigBee通信電路上設有1個協調器節點ZigBee天線接線端子，通過ZigBee高頻線與協調器節點外殼上方的ZigBee天線接線凹槽相連，所述協調器節點外殼上方的ZigBee天線接線凹槽與協調器節點ZigBee天線通過ZigBee高頻線相連。該協調器節點電路板的通信接口電路上設有1個RS485接線端子，通過RS485總線與協調器節點外殼側面的RS485通信插口相連，所述RS485通信插口通過RS485總線與S7-1215FC PLC相連。