食用菌工厂化培植环境智能控制系统
一、节能、精确控制和数字化管理。
节能：在本方案中从原料到生产出产品的过程中，能耗成本约占总生产成本的1/3，而其他方面的成本几乎没有可以压缩的空间，因此节能和高效是现代化食用菌工厂在以后的市场竞争中必不可少的内容，谁更节能谁将在市场中赢得成本优势，在本方案中节能的理念贯穿整个工厂的设计中，使工厂的能源消耗达到最优和最低的状态。
精确控制：精确控制的内容是指食用菌生长环境中各环境参数的测量、信息反馈和执行全部是精确的，精确控制来自精确的测量，精确的反馈和精确的执行，才能保证工厂内各生长环节环境参数的准确和自动控制。
数字化管理：数字化管理的做法是将工厂内所有能够量化的内容自动记录整理，使管理者能够对工厂的各个生长环境参数和设备的工作状态有直观的了解，同时也为产品的生长性能提供原始数据的保证，物连网的加入使用户能够参与远程管理和控制，迎来农业的新时代。
工厂内对环境参数需要调节的场所和要求：
食用菌工厂内各个区域对各环境参数的要求各不相同，参照甲方的要求和本公司多年来对本行业的了解现将各区域的环境要求总结以下：
1．1装料工序的后道拌料水的温度控制（7-10℃）
1．2预冷隔热室的温度:40℃以下，空气洁净，压力》5Pa
1．3冷却室温度:15-22℃, 空气洁净，压力》5Pa
1．4接种室温度:15-20℃, 空气洁净，压力》5Pa
1．5培养室温度:16-20℃,湿度：50%-80%，CO2浓度2500-4000ppm，空气洁净，压
力》5Pa
1．6挠菌室温度：15-20℃
1．7生育室温度：没制冷要求，只做进排风控制
1．8包装室和采收室温度：10-12℃
1. 9冷藏库的温度:1-3℃
二、环境智能控制系统
1、菇房环境控制系统能够达到的功能要求：
出菇房智能控制系统由以下几个部分组成：
高精度传感器
PLC中央 控制器
用户输入输出界面（人机界面）
局域网络
集中控制软件
通过公共网络的物流网络
菇房本地及远程控制系统由菇房全自动控制器和远程中央工作站组成。菇房全自动控制器是为食用菌菇房和发菌室专门设计的单库房控制设备，它输出整合了食用菌工厂所必须控制的各个参数的传感器，通过内部PLC计算机的运算，确定各末端设备工作的逻辑关系，输出各执行设备的启停信号，同时对各执行设备的运行状态进行监测，发送数据和接受中央工作站的控制信号，对菇厂的管理带来极大的方便。
由本公司自行开发和设计的整套控制系统安全，可靠，低廉，成功运用于多个项目收到良好的效果。
菇房全自动控制器技术参数：
温度：3~22℃，±2℃（压缩冷凝机组2台、冷风机2台）
湿度：50~98%RH，±5%RH（超声波加湿器）
二氧化碳：0-12000ppm，±5%，（方式1：传感器控制通风机；方式2：手动设定通风间隔和时间）
现场控制和远程控制相结合，可以通过网络实现中心集中控制。
输入通道：
湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、制冷机组高低压保护、冷风机及加湿器过流保护、压缩机过载保护、电网相序保护。
输出通道：
压缩机启停、冷风机启停（与压机同步加定时启停，高低焓差切换）、化霜电热启停（可手动设定间隔时间）、加湿器启停、通风机启停、报警通道、定时照明。
2、菇房参数传感器的选择
菇房中所选用的环境参数传感器由于在低温高湿环境下使用，对传感器的精度和可靠性有较高的要求。
温度传感器的选择：
经过多年各个种类的温度传感器选择应用来看，最终本公司选定的温度传感器类型为PT100铂金温度传感器,该传感器导电导热性好,灵敏度高,延展性强；耐熔、耐摩擦、耐腐蚀；在高温下化学性稳定,强度和韧性， 由于具有良好的温度电阻线性关系,配合本公司的控制器可以达到±0.1℃的的测量和显示精度。
湿度传感器的选择:
菇房内高湿环境下湿度的测量是个比较困难的课题,本公司选用两组PT100铂金温度传感器测量库房内的干球温度和湿球温度,然后通过现场PLC主机运算出室内的相对湿度,这是目前为止本公司在菇房内实际使用下最可靠的湿度传感器系统,它具有以下几个优点：
不会因为传感器凝水造成的测量结果严重偏差
不会因为传感器氧化造成的损坏
使用寿命理论值为长期,避免用户频繁更换传感器造成的损失
在高湿条件下由于PT100铂金温度传感器高精度的温度测量使得湿度测量值比其他种类的传感器精度更高，测量和显示精度为±2%℃，控制精度5%。
Co2传感器的选择:
Co2传感器采用红外光谱分析式传感器,测量量程本案选择0-5000ppm,精度1%
内置NDIR型CO2红外传感器，使用寿命长达15年
CO2传感器采用ABC-LOGIC自校准，使得实际应用中无须进行人工校准
墙面安装型和比托管型可选
模拟量输出选择：0~10VDC/4~20mA
24VAC供电
3、智能控制箱的使用说明
智能菇房控制箱为本公司多年来为食用菌工厂开发和制造的专业控制设备，具备以下功能：
1）温度：3~22℃，±1℃（压缩冷凝机组2台、冷风机2台）
2）湿度：50~98%RH，±5%RH（超声波加湿器）
3）二氧化碳：0-12000ppm，±5%，
（方式1：传感器控制通风机；方式2：手动设定通风间隔和时间）
4）现场控制和远程控制相结合，可以通过网络实现中心集中控制
5）输入通道：
湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、制冷机组高低压保护、冷风机及加湿器过流保护、压缩机过载保护、电网相序保护。
输出通道：
压缩机启停、冷风机启停（与压机同步加定时启停，高低焓差切换）、化霜电热启停（可手动设定间隔时间）、加湿器启停、通风机启停、报警通道、定时照明、风抑制机控制。
4、出菇房控制器控制原理：
栽培室:五大环控设备：
1）、换气设备:
新风换气动作
2.1由外部选择开关三段选择手动 停止 自动。
2.2选择手动时三相风机强制运行。
2.3选择停止时三相风机强制停止。
2.4选择自动时由PLC内部定时继电器控制。(时长和间隔任意设定)
2.5新风换气风机运行时,蒸发风机强制运行。(增加室内搅拌均匀功能)
通过Modbus协议的网路通讯接口
集中控制软件界面
集中控制台
集中控制软件是本公司为食用菌工厂开发的中央控制系统，现将软件说明书介绍如下：
3．1 产品概述
由本公司研制开发的3VACS (3V Air Condition System)系统是集数据采集、智能控制、网络通信于一体的专门用于工业温度、湿度、co2含量或温湿度co2含量过程控制的小规模工控网络。产品3VACS的主要特点：
节点（现场控制模块）完成全部的现场控制
RS—485串行通讯，总线型网络结构：双绞线、抗干扰性强、传输距离远
网络管理节点（主机）可采用一般的微机，而不必采用专用工控机，成本低
监控软件专门开发，操作简单，功能全，易于维护
全新中文人机操作界面，运行于中文WIN95/98/NT/XP
操作员口令保护，系统安全防范
至少可有64个外接现场控制模块
支持实时数据采集、分布式历史数据的保存、重要数据报表生成及打印输出
温湿度,co2含量历史趋势图折线显示且可滚动查阅
10. 故障诊断、报警及记录
3VACS系统的结构及功能
4.2.1网络结构
4.2.2网络的组成及功能
1．现场控制模块（节点）
现场控制模块类型：PLC系列
现场控制模块功能：
1)若干路温度或湿度实时数据采集及显示。
2)故障监控及控制保护。
3)智能化的控制算法。
4)可编程运行功能，根据输入数据对生产过程进行监控运行。
5) 5路控制输出。
6)具有数据通信接口。
7）完全实现了现场分散控制的功能。
2．通讯节点（网卡）
网卡是智能控制网络与现场节点之间的互连节点，本系统采用支持远距离通讯、多节点组、高可靠性的485通讯卡。另外，3VACS通讯协议采用高级数据链路控制规程（HDLC），此规程符合国际标准化组织（ISO）的互连协议（OSI）。
3．网线
仅用一组双绞线，可实现数据的高速和长距离的发送和接收，各节点并行联网，互相独立，提高了系统的可靠性。
4．网络管理节点（PC主机）
1）主频：233以上PC机
2）内存：16MB以上
3）硬盘：3G以上，至少两个硬盘分驱（即有C 、D盘）
4）显示：VGA/SVGA或支持桌面操作系统的任何图形适配器，至
少256色彩显
5）鼠标：PS2口鼠标
6）通讯：至少有一个空余插槽可插RS-485串行通讯卡，能有一个硬件中断给此卡专用
7）打印机：任一激光打印机
8)多媒体声卡、扬声器及UPS：任选
9）操作系统：MS WIN95/98/NT/XP
在运行中，主机可监控全部现场节点，但一般不参加现场控制，所有现场控制都可由现场节点完成。主机主要实现网络管理方面的各种功能，如监视管理节点工作运行状态、管理显示屏幕 、注册新节点等，只有在调试系统或确实有必要时才直接对现场节点进行控制运行。现场节点是相对独立的，既使关闭监控主机，现场节点仍可完成现场的温湿度控制。
3VACS监控软件的详细介绍
主屏：主屏包括主菜单和现场节点的实时数据。（界面见后）
选择主菜单中"选项"一项可对系统参数进行定义，这在后面将具体介绍。
在菜单下方有两个数据方框，方框内为节点的实时数据，包括实时温度、故障及输出控制，方框的眉头为节点的代码及地址。
在主屏的最下方有一“数据查询功能条”。右边为时钟，左边“02”字样指示主机正在访问的节点的代码，单击“仪表日志”功能键可查询两节点的全部历史记录，单击“今日故障”可查询当天两节点发生的故障，单击“历史故障”可查询两节点发生故障的历史记录，查询界面详见“报表生成”一节。
单击节点方框内的任一点进入此节点的“节点监控屏”。
2.节点监控屏（界面见后）
2.1 左上方显示区
显示实时数据，意义同主监示屏。
2.2 左下方显示区
主要显示温度曲线。将采样到的数据以间隔取样的方式存贮记录到数据库中，并通过历史趋势图显示出来，具体使用如下：
1）温度曲线一屏显示48个记录，用户可以前后移动“记录滑动条”（温度曲线图下方）查看不同时间的趋势图。
2）X轴为时间轴，X轴下方有时间坐标，指示记录的” 时分”值，按住某一坐标值不放则显示此坐标的“年月日”值，松开后重新回到“时分”值。
3）Y轴为温度值，在曲线图的下方有两个按键，可分别升降曲线图原点在温度轴上的位置以方便查看不同区域的曲线。
4）曲线为绿色表示冷库温度正常，曲线为红色则表示此时节点的传感器有故障或通讯不正常。鼠标在曲线框中为十字形，将十字交叉点对准绿色曲线按住不放，显示屏显示此点的温度值，按在红色曲线上显示“故障”，其它点无效。