基于管控一体化技术的滴灌控制系统设计与研究

摘要

水是农业的命脉，农业节水是水利的重要组成部分。为提高农业用水利用率，实现按需、按量、及时灌溉以及发展现代农业、实现优质高产，本选题为某生态科技示范园设计了滴灌自动控制和监控系统，从而为建立农业灌溉管控一体化平台提供了底层的自动化测控基础和丰富的数据库资源。
　　 本论文在阐述现代农业灌溉控制发展现状和选题研究背景的基础上，研析了滴灌系统的控制要求，设计了以工控机+软PLC为控制核心，以WinCC为人机交流窗口，并结合变频、现场总线、无线传感等技术的滴灌自动控制系统。本文重点进行了系统硬件选型设计、系统控制软件与系统监控软件设计。通过现场总线，中央管理计算机根据土壤水分信息、作物需水特性及预定的灌溉计划进行合理的灌溉决策，再下达指令到分散在各处的电磁阀，自动进行适时适量、按需精确灌溉控制。
　　 现场调试表明，该系统工作性能稳定，界面友好，大大减少人力、物力投入，提高了劳动生产率。系统在结构和功能方面可方便地进行扩展，能够满足不同规模、需求、成本的应用，具备一定的应用推广前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景与选题

1．2 目的与意义

1．3 相关技术现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 作者所做的主要工作

1．5 论文内容安排

1．6 本章小结

2 滴灌控制系统总体方案设计与研究

2．1 滴灌系统分析

2．1．1 滴灌

2．1．2 滴灌系统组成

2．1．3 实现管控一体化的必要性

2．2 实现管控一体化的关键技术

2．2．1 现场总线

2．2．2 无线传感器技术

2．2．3 管理机与控制机

2．2．4 OPC技术

2．2．5 工业以太网

2．3 控制系统总体方案设计

2．3．1 系统设计思想

2．3．2 系统设计要求

2．3．3 系统总体方案

2．4 本章小结

3 控制系统硬件设计

3．1 监控部分IPC

3．2 控制部分软PLC

3．2．1 WinAC软PLC概述

3．2．2 WinAC功能

3．2．3 WinAC适用场合

3．3 通信部分CP5611卡

3．4 分布式I/O系统

3．5 变频器选型

3．5．1 变频器的选择和特性

3．5．2 变频控制原理图

3．5．3 变频器的参数设定

3．6 传感器选型

3．6．1 无线传感器

3．6．2 流量传感器的选用与性能

3．6．3 压力传感器的选用与性能

3．7 电磁阀选型

3．8 系统电控部分设计

3．9 本章小结

4 控制系统软件设计

4．1 控制系统组态

4．1．1 STEP7简介

4．1．2 系统硬件组态

4．2 控制软件设计

4．2．1 系统结构化编程

4．2．2 程序结构与流程

4．2．3 子程序流程图

4．3 监控程序设计

4．3．1 WinCC软件概述

4．3．2 WinCC与WinAC软PLC的数据通讯

4．3．3 监控软件总体设计

4．3．4 监控界面设计

4．3．5 变量归档管理设计

4．4 本章小结

5 系统调试与分析

5．1 系统调试

5．2 系统调试分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

6．3 本章小结

致谢

参考文献