农作物喷灌控制系统毕业设计（已处理）.doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目 农作物喷灌控制系统设计系 别 机电工程系 班 级 07测控技术与仪器 2 班 姓　 　名 李 娟 指 导 教 师 杨旭东 2011年6月1 日农作物喷灌控制系统设计摘 要本论文首先对我国农业用水情况进行了分析介绍了农作物喷灌控制系统的现状本设计中利用三菱FX2N系列的PLC作为控制设备用其自带的PID功能指令通过变频调速实现系统对农作物喷灌的自动控制该系统可在无人或半无人干预下自动运行该系统将大大提提高水资源的利用率节省大量人力物力并为我国实现农业现代化地发展做贡献 喷灌系统中灌区用水量是变化的用水量变化时会引起喷头工作不稳定喷灌效果会受到很大影响本系统结合工程实例采用变频器控制水泵电机转速实现了恒压供水大大提高了喷灌效果论文中详细论述了变频调速恒压供水系统原理对系统的主电路设计硬件选择和软件设计进行了详细阐述本系统可通过组态软件控制参数的设定数据处理实时监测报警等任务自动化程度很高本文中介绍了电动机调速技术的发展和现状对喷灌系统的电机交流变频调速系统的方案进行了论证其次介绍了交流异步电动机的变频调速原理和电压正弦脉宽调制波 SPWM 的微机算法再次介绍了PLC的基本组成和各部分的作用及PLC的工作原理最后介绍了系统的工作流程系统的电气结构硬件配置和软件实现应用表明系统实现简单操作方便运行稳定可靠且具有较好的节能效果关键词PLC PID 恒压供水 自动喷灌 组态软件The Design of Control System forthe Farm Crop Irrigation AbstractAt first the present situation of the auto control of the farm crop irrigation was analyzed in this paper The FX2N PLC of Mitsubishi was used as the control equipment of this new system and at the same timePID function of its own to carry out the auto control of the farm crop irrigation The utilization rate of water resources by the control system of the farm crop irrigation according to the PLC was enhanced and the design contributes to carry out the modeIn view of the instability of the Sprinkler Irrigation System affected by the water requirement within the operation areacombined with engineering examplea water supply system with constant pressure through applying PLC and transducer in greenhouse is proposed in this paperThe schematic diagram of the frequency controlincluding the design of main circuit and software for the system is presentedThe systemwhich is composed of host computerPLCtransducerpressure transmitterand motor-pump systemFirstly this design not only introduces the development and current situation of electromotor regulating technology but also discusses the schemes of the indirect Current Frequency Control regulation system of the Mercering machine Secondly the frequency conversion principles of frequency control asynchronous electronic machine and the microcomputer algorithm of Sine Pulse Width Modulation SPWM are included Thirdly this design introduces the basic composition and function of different Programmable Logic Controller PLC and the operation principle of PLC is added Finally the manufacturing flow of the system the electric structure of the system hardware collocation and software actualization are introducedKey words PLCPID water supply with constant pressure Automatic irrigation Configuration software目录1引言 111课题背景 112我国农业灌溉情况 113论文的研究的目的与内容 2com的 3com容 32喷灌过程变频调速恒压供水系统总体方案 421电机调速系统方案的论证 4com速系统所存在的问题 4com速系统的发展和现状及优点 4comLC的交流变频调速系统 622 变频恒压供水喷灌系统基本构成 623系统的总体方案 73硬件设计 931变频器的选择 11com的功能与构成 11com的型号选择 12com制动电阻参数的计算 1432 PLC的选择 1433水泵机组的选择 1534传感器的选择 1535其它元器件的选择 174软件设计 2041 变频恒压供水系统原理及控制流程 2042 PID调节 21com PID控制的原理和特点 21com PID控制器的参数整定 2343变频器的参数设置 2344 PLC程序设计 24com PLC的程序结构 24com PLC控制系统IO点分配 25com设计 275系统人机界面设计 3851组态软件 3852喷灌系统人机界面的设计 386结论 42谢辞 43参考文献 44外文资料 451引言11课题背景随着农业和国民经济迅速发展我国水资源短缺问题日益突出为促进经济社会与人口资源环境协调发展实施可持续发展战略党的十五届五中全会提出水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题核心是提高用水效率要把节水放在突出位置节水是全社会的共同责任发展农业节水是建设节水型社会的重要组成部分节水型农业使我国农业这不仅对加快农业现代化具有重要意义而且对保障城市和工业用水保障国家粮食安全水安全及生态环境安全促进农业及国民经济快速健康发展具有重要意义我国粮食消耗量仅为世界平均水平的14随着我国用缺水问题更加突出而农业用水浪费十分严重发展节水农业势在必行我国水资源贫乏特别是北方地区耕地面积占全国的45但水资源仅占全国总量的97以全国第三产粮大省河北为例用占全国07的水生产了全国6的粮食养育了全国5的人口但这是以严重超采地下水为代价换来的所以依靠科技的力量大力发展节水农业日益重要另外发展节水灌溉对生态环境建设和保护有十分重要的意义我国生态环境建设是一项长期艰巨的任务用节约农业用水量支持生态环境建设用水从源头节水严格控制上游用水不仅可以缓解下游用水紧张矛盾而且遏制下游生态环境恶化趋势为逐步恢复和保护生态提供支持同时减少灌溉用水量有利于遏制地下水进一步超采和减少地质灾害等 农业用水80 以上是灌溉 其节水潜力很大推广节水灌溉技术 提高灌溉水利用率 降低农业灌溉用水比重 是缓解水资源短缺的一条投资省见效快的可行途径建立节水型农业应成为我省农田灌溉事业在21 世纪的发展方向当前 随着自动化技术在自动喷灌控制系统中的应用 发达国家如以色列荷兰加拿大美国澳大利亚等已成功开发了一系列用途非常广泛功能极其强的灌溉控制器而我国在开发灌溉自动控制系统方面与发达国家相比还存在很大差距 仍然处于研制试用阶段 随着水资源的日趋紧张用水矛盾日益尖锐 积极开发操作方便功能性强适应能力强应用范围广的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景 而且具有巨大的社会效益13论文的研究的目的与内容高效农业和精细农业要求我们必须要提高水资源的利用率要真正实现水资源的高效就要做到降雨灌溉水土壤水和地下水的联合调用[2]为此通过对地表温度湿度降雨量及气候状况等模拟量的测量进而对农作物喷灌进行自动控制来提高水资源的利用率在喷灌系统中合理地实现自动化控制不仅可以提高水资源的利用率缓解水资源日趋紧张的矛盾还可以提高农作物的产量降低农产品成本节省人力物力 实现农业灌溉输水系统网络化 减少田面蒸发量才能达到节水的效果同时应该结合实际情况规划自动控制系统向自动化信息化智能化方向发展基于PLC 的自动喷灌控制系统是将自动控制与喷灌系统有机结合起来使喷灌系统在无人干预的情况下通过控制器按规定的程序自动进行喷灌 通过管理的有效途径最大限度地满足农作物对水分的需求精细农作物灌溉减少水的浪费[2]同时还能在系统硬件组成不变的情况下可以通过更改软件的设置来适应多种运行方式的需要在农田水利系统的小型泵站中可实现半无人值守甚至无人值守具有巨大的使用价值和广阔的应用前景com的基于PLC的自动控制喷灌系统是将自动控制与喷灌系统有机地结合起来使喷灌系统在无人干预的情况下通过控制器按规定的程序自动进行喷灌 通过管理的有效途径最大限度地满足农作物对水分的需求精细农作物灌溉减少水的浪费可以通过更改软件设置来适应多种运行方式的需要本课题根据农作物喷灌控制系统的现状利用PLC作为控制设备 用其扩展功能模块实现了系统对农作物喷灌的自动控制该系统将提高水资源的利用率并会为我国尽早实现农业现代化做出贡献com容本文研究了变频调速技术在生产中的应用并且考虑到原系统所存在的问题提出了基于PLC控制的交流变频调速系统构建了新一代的自动喷灌控制系统 1 对我国农业灌溉情况进行了研究阐述了发展节水农业的必要性自动喷灌控制系统大大提高了水资源的利用率 2 通过查阅资料调比较了电机的直流调速系统与交流调速系统对电机交流变频调速系统的总体方案进行了论证 3 对系统的总体方案进行了设计 4 对变频器的基本结构交流异步电动机的变频调速原理进行了研究与分析对PLC的组成各部分的作用和工作原理进行了较为详细的研究与分析完成了对变频器的选择和PLC的选择并对所选型号变频器和PLC的特性进行了介绍 5 对变频器的结构和控制方法进行深入的学习和研究掌握其主要的特点和正确的使用方法 6 对PL。