一种自动覆膜控温移动苗床控制器及控制方法
【专利说明】一种自动覆膜控温移动苗床控制器及控制方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及移动苗床领域，针对一种自带塑料薄膜自动化覆收装置和红外电加热的移动苗床(201320756222.7)，具体涉及此类苗床的一种自动覆膜控温移动苗床控制器及控制方法。
【背景技术】
[0003]苗床包括固定苗床和移动苗床，主要用于园艺作物的育苗。在冬季、早春等低温时节的育苗作业中，需要利用温室加热系统对整个温室内环境进行加温，能耗大、运行成本高；同时还要在苗床上搭盖塑料薄膜来增加苗床的蓄热、保湿能力，工作量大、效率低下。
[0004]为解决上述问题，在原有移动苗床基础之上，王锐、廖剑等发明了一种新型拱棚式自动卷覆膜机，独立加热保温小环境，实现节能降耗，并能够实现苗床上塑料薄膜的自动卷收和覆盖功能。此种苗床也为自动化管理与控制提供可能。
[0005]育苗企业往往需要对规模化的苗床群进行集中管理和控制，在此苗床系统结构之上，如何进一步减少人工作业，实现苗床“小环境”的精准、自动、柔性化控制是一个重要课题。国内外针对此问题的研究还处于空白，并且没有类似的控制系统和设备可以直接使用。
【发明内容】
[0006]本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题;提供了一种对规模化的苗床进行精准、自动的控制，减少人工作业，节能增效，提高苗床自动化控制效率的一种自动覆膜控温移动苗床控制器及控制方法。
[0007]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种自动覆膜控温移动苗床控制器，其特征在于，包括:
若干苗床控制器:通过RS485通信连接线缆或无线设备与移动苗床集控中心连接;每个苗床控制器的结构相同，均包括:
一微控制器MCU:采用基于Cotex-M3内核ARM 32位处理器;控制整个苗床控制器中单元、模块的工作；
一湿度传感检测单元:与微控制器MCU的IIC接口连接，用于在线测量空气湿度，同时转换为数字量供微控制器MCU读取；
一温度传感检测单元:与微控制器MCU的1接口连接，用于在线测量空气温度，同时转换为数字量供微控制器MCU读取
一控制驱动单元:与微控制器MCU的1接口连接，用于控制苗床卷膜管状电机和红外电热膜的工作；
一RS-485通信接口:与微控制器MCU的USART接口连接，
一外部按键接口:与微控制器MCU的1接口连接，用于用户手动设定苗床控制器相关参数、设备状态;包括目标温度参数设定，卷膜展开或收拢、电热膜加热控制；
一液晶显示单元:与微控制器MCU的USART接口连接，
一数据存储模块:与微控制器MCU的SPI接口连接，用于存储苗床控制器的运行参数和传感器数据；
一时钟模块:与微控制器M⑶的IIC接口连接，包括备用电池和型号为DS3231的时钟芯片，时钟芯片与微控制器MCU的IIC接口连接;时钟电路为整个控制器提供精准的实时时间，所述备用电池用于在电源模块断电时继续保证时钟电路运行；
一电源模块201:与上述所有单元、模块和接口、以及微控制器M⑶连接，用于给所有单元、模块和接口、以及微控制器MCU供电。
[0008]在上述的一种自动覆膜控温移动苗床控制器，所述控制驱动单元包括苗床卷膜管状电机控制驱动单元和红外电热膜控制驱动单元;其中，苗床卷膜管状电机控制驱动单元包括两个苗床卷膜管状电机控制驱动子单元，用于控制苗床卷膜管状电机的正转和反转；红外电热膜控制驱动单元用于控制红外电热膜的开合，所有控制驱动单元的结构相同，均包括低压控制电路和高压工作电路；
所述低压控制电路包括:光电耦合器，所述光电耦合器输入通过保护电路一与微控制器MCU的1 口连接;光电耦合器的输出通过一电阻与受控电机或电热膜连接，并通过保护电路二与MOS开关管连接；
所述高压工作电路包括:具有常开触点的电磁继电器，所述电磁继电器连接AC电源后与受控电机或电热膜连接，并同时也与MOS开关管连接；
控制当微控制器MCU的CTR 口输出高电平时，触发光电耦合器的发光二极管导通，光敏元件受到光照后，光敏三极管导通，驱动开关管导通，触发继电器线圈回路导通，继电器电磁线圈产生磁场，触使继电器常开触点闭合，高压电路回路导通，管状电机或电热膜开始工作；
当微控制器MCU的CTR 口输出低电平时，触发光电耦合器的发光二极管截止，光敏三极管截止，开关管截止，继电器线圈回路不导通，触使继电器常开触点断开，高压电路回路不导通，管状电机或电热膜停止工作；
控制苗床卷膜管状电机正转、反转时，当CTRl=O，CTR2=1时，继电器Kl线圈回路不导通，继电器Kl的常开触点断开，继电器K2线圈回路导通，继电器K2的常开触点闭合，使220V控制电源与继电器KI的常闭触点连接，电机正转端口得电正转，卷膜展开；当CTRI=I，CTR2=I时，继电器Kl线圈回路导通，继电器Kl的常开触点闭合，继电器K2线圈回路导通，继电器K2的常开触点闭合，使220V控制电源与继电器Kl的常开触点连接，电机反转端口得电反转，卷膜收拢；当CTR2=0时，无论CTRl=O或I，继电器K2线圈回路不导通，继电器K2的常开触点断开，电机正转、反转端口始终不能与220V控制电源连接，从而电机停止运行;管状电机状态控制逻辑如图表6所示;此设计有效的避免了微控制器1 口状态异常所导致的管状电机误动作，从而造成设备的损坏。
[0009]在上述的一种自动覆膜控温移动苗床控制器，所述湿度传感检测单元包括一电容式线性电压输出湿度模块;电容式线性电压输出湿度模块的输出电压信号接入电阻分压网络，分压后接一AD模数转换器，使电压值在AD模数转换器的转换范围内，再将分压信号经滤波去耦电路后接入AD模数转换器AINl端口，微控制器MCU再通过IIC总线读取转换数值;微控制器MCU读取的数字量转换值经过零点-满量程数学转换公式计算后，得到空气中实际测量的湿度值。
[0010]—种自动覆膜控温移动苗床控制方法，其特征在于，包括:
步骤1:初始化相关参数设备，设置定时周期，设置预定目标；
步骤2:进入主流程，开启中断通信检测，等待定时周期；
步骤3:有外部按键中断到达，解析指令，根据具体指令进入相应中断处理函数；
步骤4:有数据通信包中断到达，解析通信包数据，根据通信包数据修改目标，并进入相应中断处理函数，
所述中断响应函数包括自动收、覆膜，自动控制温度湿度，流程如下:步骤4.1:判断外部指令是否是直接操作卷覆膜和加热器，是则直接进行操作;否则进入自动比对控制模式4.2 ；
步骤4.2:自行采集当前温湿度数据并与设定目标参数进行比较，根据一定的算法控制卷膜覆及加热器工作，并将结果状态显示，存储，反馈；
步骤5:定时周期到未检测到中断，则根据预先设目标进行控制；
步骤6:等待反馈上报结果，并进入下一个周期等待下次操作指令，直到主循环结束； 中断响应函数中自动收、覆膜，自动控制温度湿度的流程如下:
步骤7:判断外部指令是否是直接操作卷覆膜和加热器，是则直接进行操作;否则进入自动比对控制模式8;
步骤8:自行采集当前温湿度数据并与设定目标参数进行比较，控制卷膜覆及加热器工作，并将结果状态显示，存储，反馈。
[0011 ]因此，本发明具有如下优点:
1、本发明阐述了一种针对具有电动覆膜和加热功能的新型移动苗床控制器，通过硬件电路与嵌入式软件的配合，控制器能够自动采集苗床内外温、湿度信息，同时自动覆盖、卷收苗床上塑料薄膜以及电热膜加热控制，从而最终达到控温、控湿，营造了一个适合育苗生长的“小环境” O当传感器参数超标时，系统会出现环境阈值告警，并可以自动控制相关设备进行智能调节，实现精准控制；
2、鉴于育苗企业往往需要对规模化的苗床群集中管理和控制，本苗床控制器预留了RS-485通信接口，多个苗床控制器可以组成总线通信系统，挂接到中央控制器集中管理与监控，适应了企业集约化管理的要求；
3、具体控制方式更加灵活，可以预置参数，可以现地控制，也可以通过物联网远程程控制。实现用户在任何时间、任何地点通过任意网络终端，均可实现对苗床各种设备进行远程控制，控制收、卷覆膜、加温、加湿装置；
4、新型移动苗床配合本发明实施例，能够针对不同种苗的农艺要求提供个性化的控制，为工厂化育苗在同一温室内集群管理和柔性化生产提供了便利，可快速响应市场多样化、个性化的种苗产品需求，同时提高了育苗企业自动化管理水平，节省人力成本，节能降耗。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例应用于苗床群集中管控示意图。
[0013]图2是本发明实施例的控制器系统结构示意图。
[0014]图3是本发明实施例的湿度传感检测单元电路