基于组态王的PLC水产养殖无线测控系统

摘要

随着社会的不断发展，物联网技术的不断提升，中国农业将得到进一步发展，其中水产养殖业也将从原来的人工作业转化为自动化一体的作业。目前，中国的传统水产养殖业面临着全集成自动化程度不高和水质参数检测缺乏的现象，本文针对国内传统的水产养殖业现状和高密度养殖困难，提出了基于组态王的PLC水产养殖无线测控系统的设计方案。
　　本文分析了国内外水产养殖发展的现状，确立了溶解氧为主要被测参数，提出了基于组态王的PLC水产养殖无线测控系统设计方案，阐述了本系统的硬件结构和软件总体设计。本系统由现场从站级、主站监控级、远程监控级三级构成，硬件系统由信号采集模块、指令执行模块、从站控制器、主站控制器、触摸屏、GPRS-DTU模块、服务器、远程终端组成。现场从站级主要由多个西门子PLC224XP、信号采集模块、指令执行模块、GPRS-DTU模块组成。其中模拟量信号由调理电路将信号转化为0到2.5V信号，数字量信号由PLC串口利用自由口通讯方式采集和发送数据，执行器MM420变频器由PLC通过USS协议控制，从而对溶氧泵调速；主站监控级为西门子PLC1200、GPRS-DTU模块、西门子TP700触摸屏组成。主站和现场从站级通过无线模块进行无线Modbus-RTU轮询测控，服务器采用VB2010编程，利用Winsock控件进行无线数据透传；远程监控级由组态王和智能手机监控，实现无线远程测控。在控制算法的选择上由于被控系统为非线性系统且参数时变，因此本文结合溶解氧控制特点，选用基于BP神经网络PID控制算法完成对溶解氧的控制。
　　本系统由实践运用证明，基于组态王的PLC水产养殖无线测控系统运行稳定可靠，对溶氧的控制即时稳定，监控室利用组态王监控实时性和稳定性较高，而组态王远程网页监控和智能手机无线终端能实时检测水质参数，避免了由于参数得之不及时产生的严重后果，减少了经济损失。本系统实时性高，运行稳定可靠对物联网和全集成自动化水产养殖发展有着重要意义。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文内容安排

第二章 水产养殖溶解氧参数控制策略研究

2.1 水环境因子溶解氧特点及其分析

2.2 基于BP神经网络PID控制算法设计

2.3 常规PID控制器的基本概念及基本控制原理

2.4 基于BP神经网络PID控制器

2.5 本章小结

第三章 硬件系统设计

3.1 系统整体设计

3.2 Modbus-RTU从站各模块设计

3.3 Modbus-RTU主站各模块设计

3.4 远程通信系统的搭建

3.5 远程控制端控制设备

3.6 本章小结

第四章 水质测控系统的软件设计

4.1 水质监控系统软件的整体设计

4.2 从站控制器的软件设计

4.3 GPRS-DTU设定

4.4 主站控制器的软件设计

4.5 服务器设计

4.6 Android客户端开发设计

4.7 本章小结

第五章 系统实验及分析

5.1 系统实验平台

5.2 实验结果分析

第六章 总结与展望

6.1 本文研究总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果