基于PLC的农业大棚精准控制管理系统
《2024年基于PLC的智能温室监控系统》范文
《基于PLC的智能温室监控系统》篇一一、引言随着现代农业技术的不断发展和进步，智能温室已经成为现代农业生产的重要工具。
而智能温室监控系统作为其中的核心技术，对保障温室作物生长、提高农业生产效率和减少资源浪费具有重大意义。
本文将着重探讨基于PLC（可编程逻辑控制器）的智能温室监控系统的设计及应用，通过高精度控制温室环境参数，以实现优化农业生产和资源管理。
二、系统架构设计基于PLC的智能温室监控系统主要包括以下几个部分：数据采集层、控制层和上层管理层。
1. 数据采集层：通过传感器网络实时采集温室内的环境参数，如温度、湿度、光照强度等，以及作物的生长状态等信息。
这些数据对于评估作物生长环境和进行实时调控具有重要意义。
2. 控制层：控制层由PLC控制器和执行机构组成。
PLC控制器接收数据采集层的数据，通过预先设定的逻辑程序进行分析和处理，然后向执行机构发出控制指令，以实现对温室环境的自动调节。
3. 上层管理层：通过计算机或移动设备等终端设备，实现对整个系统的远程监控和管理。
用户可以通过该层对系统进行配置、查询和操作，实现对温室的实时监控和远程控制。
三、系统功能实现基于PLC的智能温室监控系统具有以下功能：1. 环境参数监测：实时监测温室内的环境参数，如温度、湿度、光照强度等，为作物的生长提供适宜的环境条件。
2. 自动调控：根据监测到的环境参数和作物生长状态，通过PLC控制器和执行机构进行自动调控，以优化温室环境。
3. 远程监控：通过上层管理层，实现对温室的远程监控和管理，方便用户随时了解温室状况并进行操作。
4. 数据分析与优化：通过对历史数据的分析，发现作物生长的最佳环境参数范围，为优化农业生产提供依据。
5. 报警功能：当环境参数超出预设范围时，系统会发出报警信号，以便及时采取措施防止作物受损。
四、应用实例及效果分析以某蔬菜种植基地为例，引入基于PLC的智能温室监控系统后，取得了显著的效果：1. 提高了作物产量和质量：通过精确控制温室环境参数，为作物提供了适宜的生长环境，使得作物产量和质量得到了显著提高。
基于PLC的温室大棚控制系统设计
摘要温室大棚是用来栽培农作物的设施，它能改变农作物的生长环境，使其能够外界的四季变化和恶劣气候，为农作物的生长创造适宜的条件。
温室大棚作为高效农业的重要组成部分，已经成为我们研究的方向。
如何利用科学技术控制温室内的各种环境因子，已成为我国温室大棚行业研究的重要课题之一。
本论文主要介绍了基于PLC控制的温室大棚系统设计方案，该研究中浓度传感器、光照传感器对温室大棚中各项指标将采用温度传感器、CO２进行检测，将测量值送入PLC中，在PLC中将其与设定值进行比较，再发出相应的指令驱动外围设备来调控温室大棚内的环境参数，从而实现了温室大棚的自动化、智能化控制。
在此基础上，实现监测、数据记录、数据输出显示等功能，实现了控制系统优良的人机界面，为温室大棚的研究提供新的方向。
关键词：温室大棚；可编程控制器（PLC）；传感器；控制；ABSTRACTGreenhouses are used for growing plants in a range of facilities, it can change the crop growing environment, enabling it to the outside of four seasons and harsh climate, creating suitable conditions for crop growth. Greenhouses as important component of agriculture, has become our research directions. How to use science and technology to control environmental factors within the greenhouse, greenhouse industry has become an important subject of study.Described in this paper, based on Siemens S7-200 series PLC control system design of greenhouseThe research will be used temperature sensor, andCO2 concentration sensor, and light sensor on greenhouse big shed in the the index for detection, will measurement value into PLC in the, in PLC will be its and set value for compared, again issued corresponding of instruction drive peripheral equipment to Regulation greenhouse big shed within of environment parameter, to achieved has greenhouse big shed of automation, and intelligent of control. On this basis, using configuration software configuration design of control systems, monitoring, data logging, data output function, achieving excellent control system human-machine interface, for greenhouse research to provide new direction.Keywords:greenhouse; programmable logic controllers(PLC); sensor; control;application.目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1课题概述 (1)1.1.1课题简介 (1)1.1.2研究目的及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国内研究现状 (2)1.2.2国外研究现状 (2)1.3研究内容 (3)2 控制系统的整体控制方案 (4)2.1控制系统的设计任务 (4)2.2系统的控制方案 (4)3 控制系统的硬件设计 (7)3.1电气控制系统设计 (7)3.1.1系统主电路设计 (7)3.1.2控制系统各部分控制电路设计 (7)3.2 PLC简介 (12)3.2.1 PLC的产生和系统组成 (12)3.2.2 PLC的工作原理 (12)3.3 PLC控制系统设计的基本原则及步骤 (14)3.3.1设计PLC控制系统的基本原则 (14)3.3.2 PLC控制系统的设计步骤 (14)3.4 PLC硬件电路设计 (17)3.4.1 PLC型号的选择 (17)3.4.2传感器的选型 (17)3.4.3模拟量输入模块EM235 (19)3.4.4 PLC O/I地址分配表 (21)3.4.5 PLC硬件接线图设计 (23)4 控制系统的软件设计 (24)4.1 PLC程序设计方法 (24)4.2编程软件STEP7-MICRO/WIN概述 (24)4.3控制系统的程序设计 (25)4.3.1程序的设计思路 (25)4.3.2程序控制流程图 (26)4.3.3控制程序设计及分析 (29)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (39)附录1 外文资料翻译 (40)附录2 电气原理图 (53)附录3 软件程序 (54)1 绪论1.1课题概述1.1.1课题简介温室大棚是用来栽培植物的设施。
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述1. 引言1.1 背景介绍本文将对基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统进行设计与研究，分析系统需求，探讨PLC在系统中的应用，提出系统设计方案，设计系统功能模块，并进行系统性能测试。
通过本研究，希望能够为智能化农业生产提供一种新的解决方案，提高蔬菜大棚的生产效率和管理水平。
1.2 研究目的本文旨在设计一个基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统，通过对智能控制系统的需求分析、PLC在控制系统中的应用、系统设计方案、系统功能模块设计和系统性能测试等方面的研究，来实现对蔬菜大棚环境的精细化监测和智能化控制。
具体目的包括：1. 提高蔬菜大棚的生产效率和品质，通过自动化控制系统实现对温度、湿度、光照等环境参数的精确监测和调控，提高蔬菜的生长速度和产量。
2. 提升蔬菜大棚的能源利用效率，通过智能控制系统实现对供暖、通风、灌溉等设备的精准控制，节约能源消耗、降低生产成本。
3. 实现蔬菜大棚的远程监控和智能化管理，通过PLC控制系统与互联网的结合，实现远程控制和监测，提高蔬菜大棚的管理效率和研究水平。
通过本研究，旨在为智能农业技术的发展和蔬菜生产的现代化提供技术支持和理论指导，推动农业生产方式向智能化、信息化、环保化方向发展。
2. 正文2.1 智能蔬菜大棚控制系统的需求分析智能蔬菜大棚控制系统的需求分析是设计控制系统的基础，它考虑了大棚种植环境的特点和种植要求，以实现最大化生产效率和优化管理的目的。
智能蔬菜大棚控制系统需要实时监测和控制环境参数，如温度、湿度、光照等，以确保蔬菜种植环境处于最适宜的状态。
系统需要具备远程控制和监测功能，以方便用户远程管理大棚种植过程，并及时调整参数。
系统需要具备智能化的种植管理功能，包括灌溉、施肥、病虫害监测等，以提高生产效率和减少人工成本。
系统还需要具备数据分析和预譳警功能，以及实现数据的存储和共享，为种植决策提供依据。
智能蔬菜大棚控制系统的需求分析需要兼顾种植环境的特点和种植要求，以实现智能化、高效化的种植管理目标。
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述随着科技的不断发展，智能化控制系统在农业领域的应用也越来越广泛。
特别是在蔬菜大棚种植领域，智能控制系统可以帮助农民实现精准浇灌、温度控制、光照管理等功能，大大提高了蔬菜生产的效率和质量。
本文将简要介绍基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计。
一、系统概述智能蔬菜大棚控制系统是一个基于PLC（可编程逻辑控制器）的自动化系统，主要包括传感器、执行机构、控制器等组件。
系统通过实时监测环境参数（如温度、湿度、光照等），并根据农作物的生长需求，实现对大棚内环境的自动化控制，从而提高蔬菜的生长效率和质量。
二、系统设计1. 传感器智能蔬菜大棚控制系统中需要使用多种传感器，用于实时监测大棚内的温度、湿度、光照等参数。
常用的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、CO2浓度传感器等。
这些传感器可以将采集到的环境数据反馈给PLC控制器，从而实现对大棚内环境的精准控制。
2. 执行机构智能蔬菜大棚控制系统中的执行机构包括灌溉设备、通风设备、遮阳网等。
这些执行机构可以根据PLC控制器的指令，实现自动化的浇水、通风、遮阳等操作。
比如在温度过高时，PLC控制器可以自动开启通风设备，以降低大棚内的温度；在光照不足时，可以自动展开遮阳网，保证植物的光照需求。
3. PLC控制器PLC控制器是整个智能蔬菜大棚控制系统的核心部件，负责实时监测传感器数据，制定相应的控制策略，并控制执行机构进行操作。
PLC控制器具有高稳定性、可靠性和扩展性，可以灵活应对不同的控制需求。
PLC控制器通过界面操作，可以方便地实现对系统的监控和调整。
三、系统功能智能蔬菜大棚控制系统的主要功能包括：1. 温度控制：根据实时的温度数据，自动控制通风设备的开启和关闭，保持大棚内的适宜温度；2. 湿度控制：根据实时的湿度数据，自动控制灌溉设备的启停，保持大棚内的适宜湿度；3. 光照管理：根据实时的光照数据，自动控制遮阳网的展开和收起，保证植物的光照需求；4. CO2浓度管理：根据CO2浓度数据，自动控制通风设备的开启和关闭，保持大棚内的CO2浓度在适宜范围；5. 安全监控：实时监测大棚内的环境参数，及时发现并处理异常情况，保障大棚内作物的安全生长。
基于PLC的现代农业大棚自动控制设计
基于PLC的现代农业大棚自动控制设计摘要：现代农业技术的不断更新换代，使得农业生产由传统种植、养殖慢慢转变为自动化大棚种植、养殖。
本文以PLC技术为基础，介绍了一种自动控制系统的设计，该系统可以实现大棚内环境的自动调节、作物生长监控，有效提高农作物产量和质量。
关键词：PLC、现代农业、大棚、自动控制、环境调节、作物生长监控。
一、引言现代农业技术的发展，已经推动了农业生产的快速发展，为了提高农业生产效率，节约人力资源，并增强农作物保护能力，在大棚内投入了前所未有的自动化技术。
目前，大棚种植、养殖业已经成为现代农业生产的一个重要组成部分。
在自动控制方面，PLC作为一种广泛应用的控制技术，已经成功应用于农业大棚的自动控制系统中。
二、PLC技术基础PLC（Programmable Logic Controller）是一种常用的可编程控制器，主要应用于工业自动化领域。
它是一种专门的计算机，具有较强的控制能力，可以根据程序对输入进行判断，从而对输出进行控制。
PLC的硬件主要由CPU、IO、电源、通信等部分组成，软件主要由程序编辑器、编译器、调试器和执行器等组成。
三、大棚自动控制系统设计本文基于PLC技术，设计了一套大棚自动控制系统，主要功能包括环境调节、作物生长监控和安全保护等。
（一）环境调节大棚内环境的温度、湿度、光照等因素，对于农作物的生长十分重要。
系统设定一定的温度、湿度、光强阈值，测量大棚内的环境数据，当环境数据达到设定值时，系统会启动相应的设备，如加热器、通风机、喷水器等，进行环境的自动调节。
（二）作物生长监控从作物的萌芽到成熟，需要不断采集和分析作物生长环境的数据，以便实现对农作物的精准管理。
大棚内安装一系列的传感器，测量大棚内温度、湿度、CO2浓度、土壤水分含量等指标，并通过PLC控制系统将数据实时传输到控制室，通过数据的分析来进行作物的生长监控并调节。
（三）安全保护在大棚内，需要对环境变化进行实时监测，并及时采取相应的安全保护措施。
基于S7-300型PLC的智能大棚系统设计
加热器冷却设备喷灌设备通风设备补光设备遮光设备MCGS触摸屏温度传感器湿度传感器光照强度传感器PLC控制模块图1 系统结构图件电路设计是在继电器控制和计算机技术的基础上，以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术以及通讯技术于一体的新型6 ｜ 2021.1 今日自动化S1S2SA1I0.0Q4.0KM1KM2KM3KM4KM5KM6220 VQ4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5I0.1I0.2I0.3I0.4I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5M 1ML+1LNSA2SA3SP1SP2SP3SP4SP5SP6图2 PLC 端子接口图软件设计本系统设计包括上位机的软件设计和下位机的软件设计。
通过上位机MCGS 实现人机交互，可对PLC 系统进行控制从而调节大棚内各环境参数，同时也可以实时接收数据。
系统设计界面主要包括3大部分：功能选择，实时环境参数显示和对环境参数的设置以及各个执行设备的工作情况，如图3所示。
按下开始按钮后，系统开始运行，可对工作模式进行选择。
若为手动操作，则需要对各个执行设备通过手操开关来进行控制。
右侧的指示灯用来指示各执行设备的工作情况。
界面设计完成后，还需要保证PLC 建立对应关系，这样，才能够在触摸屏上观看到监控情况。
下位机软件设计主要是完成PLC 程序设计，采用STEP7件进行编程，控制流程图如图4所示，通过判断是否达到上下限来对各执行元件进行控制。
智能大棚控制系统图3 智能大棚控制系统界面结束NNNYYYYYY湿度在给定范围内温度在给定范围内低于温度下限低于湿度下限低于光照强度下限高于光照强度上限高于温度上限高于湿度上限读取温度传感器数据读取湿度传感器数据系统初始化开始读取光照强度传感器数据光照强度在给定范围内启动遮光设备启动补光设备启动喷灌设备启动通风设备启动加热器启动冷却设备图4 系统流程图。
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述
随着科技的进步，人们对于农业的生产和管理也提出了更高的要求。
智能化、自动化
成为了现在农业发展的趋势。
本文基于PLC技术，设计了一种智能蔬菜大棚控制系统，以
提高蔬菜生产管理的效率和质量。
本系统的硬件设备包括PLC、传感器、执行器、人机界面等。
PLC是整个系统的核心，用于采集传感器的数据，根据用户设定的策略实现控制指令，将控制信号发送给执行器，
实现大棚内环境参数的控制。
传感器包括土壤水分、温度、湿度、二氧化碳浓度等，可以
实时采集大棚内环境参数数据。
执行器包括喷水装置、通风机、光照设备等，可以根据
PLC的指令进行自动控制。
人机界面可以通过电脑或者移动设备进行监测和控制。
本系统的实现将大大提高蔬菜大棚管理效率和质量。
通过实时监测和控制大棚内的环
境参数，可以保证蔬菜生长所需的最佳生长条件，避免在生产过程中受到不必要的环境干扰，同时通过数据采集和分析，为蔬菜种植周期提供科学参考，提高蔬菜生产管理的精准度。
综上所述，本文基于PLC技术，设计了一种智能蔬菜大棚控制系统，通过实时监测、
自动控制和数据分析等手段，帮助用户提高蔬菜大棚生产效率和质量，是一种应用前景广
泛的农业智能化技术。
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述
基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述随着人口的不断增长和城市化的加速，对蔬菜的需求越来越大。
传统的农业种植方式受到地域、气候等因素的限制，无法满足人们对高品质蔬菜的需求。
在这种情况下，智能蔬菜大棚被提上了议事日程。
智能蔬菜大棚利用先进的技术对温度、湿度、光照等环境因素进行精准控制，以达到最佳的种植条件，不仅可以提高蔬菜的产量和品质，还可以降低能耗和投入，是一种可持续发展的农业种植方式。
在智能蔬菜大棚中，PLC（可编程逻辑控制器）是至关重要的设备。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机，通过输入输出模块与传感器、执行器等设备相连，对整个系统进行监控和控制。
因其可靠性高、操作简单、抗干扰能力强等优点，PLC在智能蔬菜大棚控制系统中得到了广泛应用。
智能蔬菜大棚控制系统的设计一般包括传感器模块、执行器模块、PLC控制器、软件程序等组成部分。
传感器模块负责感知大棚内的环境因素，如温度、湿度、光照等；执行器模块则负责控制大棚内的设备，如灯光、喷灌系统等。
PLC控制器是整个系统的核心，负责接收传感器模块的反馈信号，根据预设的逻辑程序控制执行器模块，以实现对大棚内环境的精准调控。
在设计智能蔬菜大棚控制系统时，首先需要充分了解大棚内的种植环境要求，包括不同蔬菜种类对温湿度、光照等因素的需求。
然后根据这些需求，选择合适的传感器和执行器，并与PLC控制器相连接。
接下来，编写PLC控制程序，通过逻辑判断和控制命令实现对大棚内环境的智能调控。
最后进行系统集成和调试，确保系统能够稳定可靠地运行。
在智能蔬菜大棚控制系统的设计中，需要考虑以下几个方面：1. 灵活性：不同蔬菜种类和生长阶段对环境的需求有所不同，因此系统需要具备一定的灵活性，能够根据实际需要进行调整。
这要求PLC控制程序能够简单易懂、易于修改。
2. 稳定性：智能蔬菜大棚是一种长期运行的系统，稳定性是其设计的重要指标。
PLC控制器需要具备高可靠性和抗干扰能力，能够应对各种突发情况。
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图 ２ 中 间继 电 器 控 制 接触 器 号 通 讯 口通 信 。完 成传 感 器与 Ｐ Ｌ Ｃ之 间 的 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 通 讯 。对 于 Ｐ Ｌ Ｃ接线 图如图 １ 所示 ： 根据输入 输 出点数 ， 项 目最终选择 配 ＭＯ Ｄ Ｂ Ｕ Ｓ 通 讯 ， 主 站 侧 需 要 程 序 库 “ Ｍ Ｂ Ｕ Ｓ ＿ Ｃ Ｔ Ｒ Ｌ ” 积 Ｍ ＢＵＳ ＭＳ 备 两 个 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 口 的 ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ６ Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ ／ Ｒ Ｌ Ｙ（ ６ Ｅ Ｓ ７ “ Ｇ ” 。在 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ／ ＷＩ Ｎ 中您需要 为主站和从站新建一个项 ２ １ ６ — ２ Ｂ Ｄ ２ ３ — ０ Ｘ Ｂ ８ ） 为控制 器 ， 其 中一 个 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通讯 口用 于传感 器 目， 程序与参数设置见 图 ３ 。程序块 “ Ｍ Ｂ Ｕ Ｓ — Ｉ Ｎ Ｉ Ｔ ” 中的“ Ａ ｄ ｄ ｒ ” 读写 信 号的采集 ， 另外一个 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通 讯 口用 于 实 现 ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ与 触 摸 从 站 的数 据地 址 此处 要与 传感 器 的地址 设 置一 致 。西 门子 ２ ０ ０ 屏 ＭＣ Ｇ Ｓ ７ ． ７嵌入版完成通讯 。Ｐ Ｌ Ｃ输出端通过控制 ２ ４ Ｖ中间继电 ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ使 用 Ｐ Ｏ Ｒ Ｔ Ｏ端 口 ， ｍｏ ｄ ｅ为 １选 择 ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 ，波 特 率 器控制对应 的接触器 ， 实现对风机和卷帘的控制 。 如输 出点 Ｑ Ｏ ． ０ 控 ９ ６ ０ ０ ， 奇校验 ， 通 讯 超 时设 为 １ ０ ０ ０ ｍ ｓ 。 制中间继 电器 Ｋ Ａ１的线圈 ，通过 Ｋ Ａ １的常开触点控制对应接触器 参 考文 献
１ 号卷帘正转继 电器 １号卷帘反转继电器 ２号卷帘正转继 电 器 １ 号卷帘反转继 电器
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科技论 坛
・ ６ ７・
基于 Ｐ Ｌ Ｃ 的农业 大棚精准控制管理系统
潘芳伟 潘 攀
（ 丽水职业技 术学院， 浙江 丽水 ３ ２ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 本文采用常规 ＲＳ 一 ４ ８ ５ 通讯 口， 以数据信号的方式 ， 完成传感 器信号的采集和收集。避免 了模拟量数据长距 离传送数据失真 的现象 ， 提 高了控制精度 ， 与此 同时也降低 了对 Ｐ Ｌ Ｃ输入输 出端子功能的要 求， 节约 了工程成本 。 关键词 ： 精准农 ２ ， ｋ ； Ｐ Ｌ Ｃ； 控制管理 系统
１号风机控制开关 １ ０ ． ０ ２号风机控制开关 １ ０ ． １ ３ 号 风机控制 开关 １ ０ ． ２ ４号风机控制开关 １ ０ ． ３ ５号风机控制开关 １ ０ ４ ６号风机控制开关 １ ０ ． ５ ７号风机控制开关 １ ０ ６ ８号风机控制开关 Ｉ Ｏ ． ７
１项 目控 制要 求
地址分配表如表 １ 所示 ：
表 １ Ｉ ／ Ｏ 地 址 分 配
输入 名称 地 址 输 出 名称
系统 能够 根据温度 、 湿度 自动控制 九台风机 和两台卷帘 ， 每 台 风机和卷帘都能够手动控制。 温度的控制条件和光照度的控制条件
可 以通 过 触 摸 屏 输 入 。 通过分析 ， 本控制对象 一共需要 十三个接 触器 。其 中九个控制 九 台风机 ， 两个控制一号卷帘完成正反转控制实现卷帘 的拉起 和下 降， 最后两个 控制 二号卷帘 。 由于大棚面积大 ， 需要设置东南西北 四
９号 风 机控 制 开 关 Ｉ １ ． ０
Ｉ号风机控 制继电器 ２号风机控 制继电器 ３ 号风机控制继电器 ４ 号风机控制继电器 ５ 号风机控制继电器 ６号风机控制继电器 ７号风机控 制继 电器 ８号风 机控 制继 电器
９号风 机控 ｌ 雌 电器
个不 同的温度 、 湿度 、 光照度的采集点 。 且需要将信号传递至大棚外 的信 号控制室 。 如果采用传统 的模拟量扩展模块 的方式进行传感器 信号的采集将会造成 ： ａ ． 需要额外购买足够 支持 十二个不 同传感器 信号采集的模拟量扩展模块 ； ｂ ．由于控制信号需要进 行远程传递 ， 如果 采用模拟量信号传递 ， 在传递 的过程 中 ， 容易受到干扰而失真 。 因此 ， 项 目组决定利 用 Ｐ Ｌ Ｃ 自带 的 Ｒ Ｓ ４ ８ ５通讯 口， 完成 十二 个不同 传感 器信 号的采集 ，并采用数字量 的方式完成信号 的远程传输 ， 减 少信号的失真。