背景介绍:
某生物资源公司计划在农业大棚内种植百合花。为了保证百合花的存活率以及加快百合花的生长,需要对大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时监测和控制。大棚的占地面积、位置、组成形式和控制方式有可能经常改变,以适应种植不同作物的需要。本系统采用 DAM-3000远程数据采集模块配合上位工控机完成了整个监测系统的设计,目前此套系统在现场运行良好,功能稳定,获得了客户的好评。
系统配置:
农业大棚的监控系统的硬件配置如下:
上位监控主机采用研祥公司目前在业界广泛应用的标准IPC-810工业计算机,这种计算机是专门为工业现场设计的,具有比较强的抗干扰能力,并且插卡式的主板设计,特别适用于现场安装和后期的维护。
现场的数据采集设备选择阿尔泰科技公司的DAM-3000(RS-485总线)和DAM-E3000(以太网总线)分布式远程数据采集模块。DAM- 3000/ DAM-E3000系列模块是阿尔泰科技公司推出的一种多功能、高性能的智能化远程数据采集模块,是专为恶劣环境下可靠工作而专门设计的紧凑型、智能化的计算机接口单元,特别适用于采用及控制点分散、与主机距离较远的数据采集与控制场合。
监控系统设计:
因大棚的占地面积、位置、组成形式和控制方式有可能经常改变,安装于大棚内的各种传感器(温度、湿度、二氧化碳浓度)需要改变安装数量、位置;控温、控湿、控二氧化碳的执行器件的安装数量、位置也需要相应的改变。这要求控制系统必须要有很强的伸缩性,包括输入输出通道的数量;模块的安装的位置,模块间的距离;控制程序的编制都可以很灵活、快速、低成本地改变。另外,农产品的附加值相对较低,因此系统的造价应相对低廉
根据以上的要求,我们使用了如下的配置方案:采集和控制的模块使用阿尔泰科技公司的DAM-3058F和DAM-3027D;控制逻辑由一台研祥IPC810上位机完成,使用阿尔泰-力控版上位组态软件编制控制程序。
阿尔泰科技公司DAM-3000系列模块是一种内置式微控制器,传感器到计算机接口的智能设备。DAM-3000拥有多种规格的模块,以满足不同系统的需求。在本方案中使用的DAM-3000是8通道的模拟量输入模块,用于接收温度、湿度、二氧化碳浓度传感器的信号,转化为数字量进入系统;DAM- 3027D是8入8出的数字量模块,用于接收控制开关信号、故障报警和控制执行机构动作。
DAM-3000模块的配置、安装具有非常高的灵活性。模块间采用485通讯网络连接,系统内可以有255个模块,模块间的距离最大可以达到1200米,通讯线路只要廉价的双绞线就可以了;模块体积小巧,提供多种安装方式,可以螺钉、导轨安装,也可以层叠安装;模块的供电采用10-30VDC的宽范围供电,即使长距离供电带来的电压变化也可克服,可以统一由总24V电源供电,不需要安装现场提供电源。DAM-3000模块的这些特性可以很好地满足农业大棚对自动化系统的需求。
整个控制系统的架构图如图1所示:
转换模块(DAM-3210)
模拟量输入模块 数字量输入/输出模块
(DAM-3058F) (DAM-3027D)
整个系统用了3个DAM-3058F数据采集模块,分别用来采集三个农业大棚的温度、湿度和二氧化碳的浓度的数据, 3个DAM-3027D分别用来控制三个农业大棚的电动阀门以及采集按钮开关的状态。详细硬件清单如表1:
序号 名称 型号 数量
1 模拟量输入 DAM-3058F 3
2 数字量输入/输出 DAM-3027D 3
3 协议转化模块 DAM-3210 1
4 工控机 IPC810A 1
5 组态软件 阿尔泰-力控版 64点
6 温度传感器 8
7 湿度传感器 8
8 二氧化碳传感器 8
9 按钮开关 若干
10 电动阀门 若干
表1:系统配置
系统控制程序由阿尔泰-力控组态软件来实现,可以可靠、简单、快捷地完成控制程序的编制、修改,满足系统的要求,组态软件丰富的图形库可以很方便的设计出美观的上位机监控画面。
图2 上位机组态画面