大型植物工厂是一个高度集成化的智能生态系统,是未来农业的一种重要发展模式,对植物工厂进行研究具有重要意义。植物工厂的集成化控制系统的核心是连接所有设备的可靠的通讯网络。传统上,通讯网络常使用工业总线技术,该技术在通讯节点少的情况下具有较高的可靠性和实时性,但在通讯节点较多时就会产生十分复杂的布线问题难以解决而且成本较高。本文主要提出使用电力线载波通讯技术构建植物工厂核心通讯网络,其利用已有的配电线路作为数据传输媒介,解决工业总线技术所产生的复杂布线问题和成本问题。因此,本文研究的重点是一个高性能的电力线核心控制网络。在大量研究了电力线特性和电力线网络算法后发现:其一,电力线信道电器特性复杂,强干扰,多径效应等都严重影响着电力线通讯。其二,应用于电力线网络的算法大都产生较大的网络开销或不能适应电力线变化的信道。已有很多学者使用扩频技术和正交频分复用技术在很大程度上解决了物理信道的不可靠问题。本文在减少网络多余数据包发送降低数据冲突概率,简化路由规则和增强单跳可靠性的目标下,提出了基于多叉排序树的电力线核心网络组网算法(PLC-TR)和在其基础上改进的机会树路由算法(PLC-OTR)。经仿真实验,算法在数据包交付率、平均端到端时延和网络吞吐量等方面都具有较好的性能。为了验证算法的实际性能,本文还进行了硬件系统和通讯协议的设计,主要包括:PLC通讯节点、植物工厂主控制器、植物工厂液晶控制面板、网络层和应用层通讯协议等。实测表明,由PLC节点组成的电力线核心控制网络,在通讯时延和数据包交付率等方面表现出了较好的性能。对植物工厂的应用测试主要包括两部分:本地控制测试和通过PLC控制网络的“远程”控制测试,在持续两周的测试中也取得了良好效果。