国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于PLC的自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2022-01-22 09:23侯偉程段金英孫瑤瑤耿偉杰
電子測試 2021年23期
關(guān)鍵詞:手動電磁閥濕度

侯偉程,段金英,孫瑤瑤,耿偉杰

(西京學(xué)院理學(xué)院,陜西西安,710123)

0 引言

近些年來,我國的農(nóng)業(yè)數(shù)字化越來越普及,信息化手段被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品加工和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的自動灌溉系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的要求。可編程控制器(PLC)具有高可靠性、強干擾防止能力和較強的適用性特性等特點[1-2]。此外,還可以利用PLC的串行通信和計算機的遠程通信功能,實現(xiàn)多個PLC控制設(shè)備被計算機遠程集中監(jiān)控。因此,為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率為目的,可以從工業(yè)生產(chǎn)中的PLC的成功體驗中,學(xué)習(xí)對農(nóng)田作物的灌溉和生長狀況進行實時監(jiān)控,提高農(nóng)田實際生產(chǎn)效率[3]。

1 自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng)總體方案

土壤濕度也被稱作為土壤含水率,表示土壤干濕程度的物理量,是土壤含水量的一種相對變量,檢測土壤濕度可以清楚的知道農(nóng)田中土壤含水量為多少,需不需要灌溉,農(nóng)作物如果嚴重缺水的話,會導(dǎo)致枯萎甚至死亡,而土壤中的濕度如果過高的話,就會惡化土壤的通氣性,影響土壤微生物的活動,使農(nóng)作物根部的呼吸、生命等活動受到阻礙,從而會影響到農(nóng)作物地上部分的生長,所以控制土壤的濕度是很有必要的一個控制措施[3]。以西門子S7-200SMART PLC 作為整個灌溉系統(tǒng)的核心控制器,設(shè)計的總體方案如圖1所示,輸入信號有開關(guān)按鈕信號、濕度傳感器、雨量傳感器和光敏開關(guān),其中開關(guān)按鈕信號和光敏開關(guān)為開關(guān)量輸入信號,濕度傳感器與雨量傳感器為模擬量輸入信號,電磁閥為輸出信號。

圖1 系統(tǒng)總體方案圖

系統(tǒng)主要設(shè)置了3種灌溉模式,分別為手動灌溉模、自動灌溉模式和定時灌溉模式[4]。

(1)手動灌溉模式在于可以隨時打開或者關(guān)閉灌溉控制系統(tǒng),當下雨時,雨量傳感器獲取產(chǎn)生信號,使系統(tǒng)停止灌溉,同時雨量報警器輸出報警。

(2)在自動模式下,PLC通過濕度傳感器檢測土壤的濕度值,根據(jù)設(shè)置的上下限自動開啟灌溉。

(3)定時光灌溉模式,按下定時控制按鈕,可以選擇兩種灌溉方式,可根據(jù)不同植物生長環(huán)境特性自由選擇。第一種是每天白天的6:00或晚上20:00進行灌溉;第二種是每隔一天晚上根據(jù)光敏開關(guān)響應(yīng)時進行灌溉澆水[5]。

2 自動灌溉控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 I/O地址分配

根據(jù)自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要求,整個系統(tǒng)輸入信號主要是為手動模式開關(guān)、自動模式開關(guān)、定時模式開關(guān)、手動啟動開關(guān)、手動停止開關(guān)、自動啟動開關(guān)、自動停止開關(guān)、光敏開關(guān)、定時模式下兩種條件的選擇和定時模式下早上6:00或晚上8:00灌溉選擇,輸出信號主要是電磁閥。中間變量有上位機手動模式狀態(tài)位、上位機自動模式狀態(tài)位、上位機定時模式狀態(tài)位、上位機手動啟動停止狀態(tài)位、上位機自動模式啟停狀態(tài)位、上位機定時模式啟停狀態(tài)位。模擬量輸入是土壤濕度傳感器和雨量傳感器,具體的I/O地址分配如表1所示。

表1 I/O地址分配表

2.2 PLC外圍接線圖

根據(jù)灌溉系統(tǒng)所編寫的I/O地址分配表,畫出如圖2所示PLC開關(guān)量輸入接線圖,I0.0手動模式開關(guān)、I0.1自動模式開關(guān)、I0.2定時模式開關(guān)、I0.3自動啟動按鈕、I0.4自動停止按鈕、I0.5手動啟動按鈕、I0.6手動停止按鈕、I0.7早上6:00或晚上8:00選擇、I1.0定時的兩種模式的選擇、I1.1光敏開關(guān),輸出接Q0.0電磁閥。

圖2 PLC外圍接線圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 PLC主程序流程圖

自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng)的主程序流程圖如3所示。系統(tǒng)初始化后進行灌溉,灌溉模式的選擇,選擇三種灌溉模式中的其中一種模式進行灌溉,手動模式主要是手動操作灌溉,模式和定時模式則需要判斷濕度的值然后進行相應(yīng)的操作。

圖3 PLC 主程序流程圖

(1)當選擇的灌溉模式為手動模式時,直接進行手動打開電磁開關(guān)進行灌溉即可。

(2)當選擇的灌溉模式為自動模式時,通過土壤濕度傳感器檢測到的濕度值判斷土壤的濕度是否大于設(shè)定濕度最高值或者小于設(shè)定濕度最低值來進行PLC控制電磁閥的閉開。

(3)當選擇的灌溉模式為定時模式時,通過土壤濕度傳感器檢測到的濕度值如果滿足大于設(shè)定濕度最高值或者小于設(shè)定濕度最低值時,PLC開始判斷是否滿足兩種灌溉的條件再來進行PLC控制電磁閥閉開的操作

3.2 MCGS組態(tài)畫面監(jiān)控設(shè)計

為了便于遠程監(jiān)控,本設(shè)計采用MCGS通用版設(shè)計了上位機監(jiān)控界面。

3.2.1 監(jiān)控界面設(shè)計

整個監(jiān)控系統(tǒng)畫面由水罐、當前時間、電磁閥、農(nóng)田、農(nóng)田的當前濕度、當前運行模式、當前運行狀態(tài)、當時方式選擇、參數(shù)設(shè)置組成,模擬當處于灌溉狀態(tài)下時,水罐中的水流向農(nóng)田,然后農(nóng)田的濕度逐漸升高。按下手動按鈕,手動指示燈燈亮,電磁閥打開后開始灌溉,再次按下手動按鈕,灌溉模式停止,按下自動按鈕,自動指示燈燈亮,只需要根據(jù)需要設(shè)置濕度上限和下限即可,當濕度傳感器檢測到濕度值處于低于最低值或是高于最高值時,電磁閥做出相應(yīng)反應(yīng)。按下定時按鈕時,整個組態(tài)會根據(jù)畫面中當前的時間進行相應(yīng)反應(yīng),監(jiān)控系統(tǒng)畫面如圖4所示。

圖4 MCGS監(jiān)控設(shè)計畫面

3.2.2 MCGS與PLC通信

(1)打開“設(shè)備窗口”,雙擊“設(shè)備窗口”移動鼠標到空白處單機鼠標右鍵,選擇“設(shè)備工具箱”,彈出“設(shè)備管理”雙擊“通用TCP/IP父設(shè)備”和“西門子_Smart200”進行添加,如圖5所示。

圖5 設(shè)備組態(tài)添加

(2)雙擊“通用TCP/IP父設(shè)備0--[通用TCP/IP父設(shè)備]”,在彈出的“通訊串口設(shè)備屬性編輯窗口”設(shè)置如圖6所示。

圖6 TCP/IP父設(shè)備基本屬性

(3)雙擊“設(shè)備0--[西門子-Smart200]”彈出“設(shè)備編輯窗口”,在連接變量處添加相應(yīng)的通道如圖7所示。

圖7 TCP/IP父設(shè)備基本屬性

4 調(diào)試與總結(jié)

搭建了自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng),如圖8所示。

圖8 自動灌溉監(jiān)控硬件實物

按下手動開關(guān)時,手動模式指示燈亮起,電磁閥處于打開狀態(tài),自動灌溉監(jiān)控界面運行顯示如圖9所示。

圖9 手動模式畫面

按下自動按鈕時,自動模式指示燈亮起,表示自動模式啟動,由圖10可以看到,設(shè)定的濕度上限為45%,設(shè)定的濕度下限是30%,當前農(nóng)田的濕度為23%,低于設(shè)定濕度最小值30%,電磁閥處于打開狀態(tài)。

圖10 自動模式灌溉畫面

圖11 自動模式灌溉停止畫面

在自動模式下,當土壤當前的濕度值為45%,而設(shè)定的濕度值上限為40%,濕度下限為30%,農(nóng)田的濕度45%滿足大于設(shè)定最高濕度40%,電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)的,監(jiān)控界面如圖11所示。

按下定時按鈕時,定時模式指示燈亮起,定時模式啟動,由圖12可以看到,設(shè)定的濕度上限為40%,設(shè)定的濕度下限是30%,當前農(nóng)田的濕度為46%,滿足低于設(shè)定濕度最小值30%,當前時間處于19:10,沒有到所設(shè)置的6:00,所以此刻電磁閥是處于關(guān)閉狀態(tài)的。當?shù)竭_6:00以后電磁閥會處于打開狀態(tài),當選擇晚上8:00灌溉時,第二種指示燈和8:00點指示燈會亮起,當系統(tǒng)的當前時間到晚上8:00以后,電磁閥會處于打開狀態(tài),否則電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

圖12 自動模式灌溉畫面

結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和自動化農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢,設(shè)計了基于PLC自動灌溉監(jiān)控系統(tǒng),并且設(shè)計了三種灌溉控制模式,將PLC控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉,提高生產(chǎn)效率,節(jié)約了人工,大幅度地減少了水資源的浪費,滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉的基本要求。

猜你喜歡
手動電磁閥濕度
基于ANSYS Maxwell的比例電磁閥隔磁環(huán)仿真分析與優(yōu)化
低速機電控噴油器電磁閥換熱特性計算
關(guān)于部分行程測試電磁閥的應(yīng)用和探討
基于濕度控制的室內(nèi)空氣凈化器高壓電源設(shè)計
泰州大橋主纜縱向濕度分布及相關(guān)性分析
小巧手動起來
風(fēng)行S5001.6L手動尊享型
寶駿5601.8L手動豪華型
C4世嘉 1.6L手動豪華型
跟蹤導(dǎo)練(二)(2)
虞城县| 南阳市| 甘泉县| 沙田区| 贵州省| 辉县市| 航空| 武冈市| 光泽县| 鹤庆县| 泰顺县| 彰化市| 沭阳县| 武冈市| 安龙县| 聂拉木县| 台湾省| 巨鹿县| 唐山市| 清徐县| 酉阳| 红河县| 韶关市| 常宁市| 长沙县| 宜黄县| 锡林浩特市| 蒙城县| 馆陶县| 内江市| 长治县| 从化市| 阳曲县| 花莲市| 淮阳县| 南皮县| 沅陵县| 车险| 鲜城| 隆尧县| 博客|