1. 温室环境控制需求分析

在编写任何一行PLC程序之前，最重要的工作不是打开编程软件，而是把“温室到底要控制什么、由谁来执行、依据什么信号判断”这件事梳理清楚。需求分析的质量直接决定了后续I/O分配、控制逻辑和报警策略是否合理。本节以一座典型的玻璃连栋温室（面积约1000 m²，种植番茄）为对象，完整走一遍需求分析过程，并给出可直接用于后续编程的成果清单。

一、先明确温室类型与作物需求

温室类型决定了环境可控的边界。日光温室保温好但通风能力弱，连栋玻璃温室可控性强但能耗高，塑料大棚则基本只能做有限调节。控制策略必须与温室硬件能力匹配，否则会出现“程序要求降温但执行机构做不到”的尴尬。本例为连栋玻璃温室，配备外遮阳、内保温、天窗侧窗、湿帘风机和CO₂施肥系统，属于可控性较高的类型。

作物需求则决定了控制目标的数值。以番茄为例，其不同生育期对温度的要求差异明显：苗期适宜昼温22～25℃、夜温15～18℃；开花坐果期昼温可提高到24～28℃，夜温不宜低于15℃，否则影响花芽分化；果实膨大期则要求昼夜温差适中，夜温过高会导致呼吸消耗加剧。湿度方面，番茄适宜空气相对湿度为60%～80%，长期高于85%易诱发灰霉病和叶霉病，低于50%则影响蒸腾与授粉。光照强度直接影响光合速率，番茄光饱和点约70000 lx，温室补光阈值一般设在20000～30000 lx。CO₂浓度在密闭条件下会因光合消耗降至200 ppm以下，而番茄适宜浓度为800～1000 ppm，低于350 ppm时补充才有意义。

这些参数不是拍脑袋定的，而是来自品种资料、当地气候条件和栽培制度。实际项目中应形成一份作物环境参数表，明确每个参数的“目标值、允许偏差、上下限报警值”，作为程序设定值的来源。

二、把需求翻译成控制目标

需求分析的关键一步，是把“作物需要什么”翻译成“控制器要维持什么”。这一步要区分三类量：被控量（温度、湿度、光照、CO₂浓度）、扰动量（室外气温、太阳辐射、风速、降雨）和执行量（加热、通风、遮阳、湿帘、补光、CO₂阀）。控制目标应写成可判断的形式，例如“室内温度维持在22～26℃，超过28℃启动通风降温，低于20℃启动加热”，而不是“保持温度适宜”。

同时要明确控制优先级和冲突处理。典型冲突是：夏季高温需要通风降温，但室外湿度高时通风会带入湿气；冬季加温会降低相对湿度，可能触发加湿需求。这些冲突必须在需求阶段就定义好优先级，例如“温度安全优先于湿度舒适”，并在程序中以互锁逻辑体现。

三、传感器与执行机构清单

清单是需求分析最直接的交付物，它同时服务于I/O分配和接线设计。下表为本例的示例清单，参数为合理假设值，实际项目需按现场设备铭牌和量程核定。

清单中要特别注意信号类型和反馈方式。模拟量传感器需要确认是4～20 mA还是0～10 V，是否需要配电；电机类执行机构要确认是否有开到位、关到位限位信号，这直接决定程序中能否做“动作超时报警”。缺少反馈的执行机构，程序只能“发命令”，无法“确认结果”，这是后续排障困难的常见根源。

四、控制逻辑的初步规划

需求分析的最后一环，是把上述内容组织成控制逻辑的骨架。下图展示了本例中各环境参数、传感器、控制器与执行机构之间的信号关系与作用方向，可作为I/O分配和程序分段的依据。

从图中可以看出，控制逻辑应按“采集—判断—输出—反馈”四段组织。采集段负责模拟量标定和滤波，例如把4～20 mA线性映射为实际工程量，并对温度做滑动平均以抑制传感器抖动；判断段负责设定值比较与回差处理，例如温度高于28℃开窗、低于26℃关窗，回差2℃可避免执行机构频繁动作；输出段负责接触器动作与互锁，例如开窗前先判断无降雨、风速未超限；反馈段负责限位确认与超时报警，例如开窗命令发出后60秒内未收到开到位信号则报警并停止输出。

此外，需求分析阶段就应确定手动/自动切换和故障安全策略。例如传感器断线时，程序应进入“保持当前输出+报警”而非盲目动作；通信中断时执行机构应回到安全位置。这些策略写在需求里，后续编程才有依据，而不是等到调试时临时补丁。