农田灌溉一体化智能控制装置研究（可编辑）

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  分类号:TP368单位代码:10433号:Y1004137山东理工大学硕士学位论文农田灌溉一体化智能控制装置的研究IntelligentControlDeviceinFarmlandIrrigationIntegration果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育学习管理机关的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:时间:年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅;学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容,能够使用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议研究生签名:时间:年月日名:时间:年月日山东理工大学硕士论文摘要摘随着新农村建设的推进,农田灌溉用电用水量慢慢的变多,怎么样更好的节约水资源、电能源,对于构建节约型社会具备极其重大的意义。当前农田灌溉领域存在水电费计量不准、拖欠及人为浪费现象,灌溉使用的异步电动机功率因数较低,长时间使用,无功损耗较大,传统的异步电动机直接起动会造成电网压降,全压频繁起动也会缩短电动机和水泵的常规使用的寿命。针对农田灌溉中存在的问题,本文在国内率先设计了一种以PIC单片机为核心,集电能计量、射频读写、无功补偿、异步电动机软起动于一体的农田灌溉一体化智能控制装置。文章对控制装置的研究内容有:(1)阐述了当前国内外在农田灌溉一体化方向的现状及发展前途,制定了系总体的设计的具体方案,研究确定了系统的基本结构和性能指标,着重介绍了系统涉及到的关键技术。(2)系统硬件方面,给出了计量、射频读写、补偿控制、软起动、电源、显示等功能模块详细的硬件电路,并介绍了其工作原理;软件设计方面,采用模块化程序设计,并对主程序、各模块子程序及控制策略等内容做了介绍,给出了相应的程序流程。(3)在淄博贝林电子有限公司测试室对设计的控制装置进行了测试。测试内包括电能计量模块的软件校正、射频读写模块对S50卡的读写测试、电能计量、电机带载无功补偿、整机测试。测试根据结果得出控制装置达到了设计的基本要求的技术指(4)根据测试结果,对系统的软硬件设计做出了总结与展望。关键词:电能计量;RFID;无功补偿;软起动山东理工大学硕士论文tquestiondirectstartingvoltagedropbadeffectcurrentexistingproblemsagricultureirrigation,devicebasedPICMCUfirstproposedmeasurement,RFIDreader,reactivepowercompensationsoftstat.articleinclude:paperexpoundspresentsituationdevelopmentprospectfarmlandirrigationintegration.basis,formulatesdesignschemewholesystem,studiesfundamentalstructureperformanceindexeskeytechnologyhardwareaspect,giveshardwarecircuiteachfunctionmodule,itsworkprinciplesoftwareaspect,adoptingmodulardesign,programflowmainprogrameachmodulesubprogramtestroomBehringElectronicsCo.,Ltd,firstlyconductselectricenergymeteringmoduletest.Secondly,RFIDreaderpowercompensationmodulewholedevicetested.ExperimentalresultsshowsystemreachesdesignperformanceindexesFinallyaccordingtestresults,makesprospectKeyWords:Electricenergymeasurement;RFID;Reactivepowercompensation;SoftstartII山东理工大学硕士论文目录目录III第一章1.1课题的研究目的与意义.11.2研究现状及发展前途21.3本课题研究的主要内容.3第二章系统的总体设计52.1系统的基本结构52.2系统的性能指标52.3电能计量原理.62.3.1电能计量的基础理论.62.3.2分时段计价原理.72.4RFID技术原理..72.4.1RFID系统的基本构成..72.4.2RFID系统的工作原理102.5无功补偿原理..102.5.1无功补偿技术概述.102.5.2无功补偿的数学分析..122.6异步电机软起动原理.152.6.1异步电动机的数学模型152.6.2晶闸管调压原理..172.7本章小结..18第三章控制器的硬件设计193.1主控芯片PIC16F1946..193.1.1PIC16F1946功能简介.193.1.2PIC16F1946最小系统设计.203.2电能计量模块的设计.213.2.1计量芯片ATT7022B简介..213.2.2电压电流采样电路.223.2.3计量芯片与单片机接口电路233.3射频读写模块的设计.243.3.1射频读写YW-201与射频天线射频卡读写模块的电路设计253.4低压无功补偿模块的设计253.4.1补偿模块主电路结构..263.4.2投切控制电路.263.5异步电动机软起动模块的设计27III山东理工大学硕士论文目录3.5.1软起动模块结构设计.273.5.2 晶闸管模块与控制电路28 3.5.3 电压电流检测电路30 3.5.4 旁路控制电路31 3.6 电源模块的设计31 3.7 通讯模块的设计32 3.8 人机接口模块的设计33 3.9 本章小结..34 第四章 控制器的软件设计..35 4.1 开发环境的建立35 4.1.1 语言项目的建立过程364.1.2 目标代码的生成和运行36 4.2 系统的软件结构36 4.3 主程序设计37 4.4 电能计量子程序38 4.4.1 校表子程序..38 4.4.2 电量累加处理39 4.5 射频读写子程序40 4.5.1 射频模块接口通信协议40 4.5.2 读卡操作流程41 4.6 低压无功补偿控制子程序42 4.6.1 低压无功补偿控制策略42 4.6.2 投切控制子程序.43 4.7 异步电动机软起动子程序44 4.7.1 限流起动44 4.7.2 电压斜坡起动45 4.7.3 斜坡限流起动45 4.7.4 电压突跳起动45 4.8 键盘子程序46 4.9 本章小结..48 第五章 系统实验结果与分析.49 5.1 系统硬件实物.49 5.2 电参数校正及测试结果.49 5.3 射频模块功能测试.52 5.4 带载补偿测试.54 5.5 整机运行结果.55 第六章 全文总结与展望.58 谢59参考文献60 攻读硕士期间参加的课题与发表的论文63 录64IV山东理工大学硕士论文第一章 绪论第一章 1.1课题的研究目的与意义 近些年来,资源短缺、环境污染问题越来越突出,已经明显制约国民经济的可 续发展。随国民经济发展的迅猛发展,企业、居民用电量逐步的提升,夏冬季用电高峰期 间,全国各省份电能供需形势严峻,来自电监会的多个方面数据显示,2011 年夏季用 电高峰 期间全国用电缺口达 3000 万千瓦时,全国大部分地区电力供应偏紧,部分 地区缺电 严重。农田灌溉作为农业生产活动中的一项重要内容,随着大型排灌设备的 投入运 行,以及“十一五规划”中对构建节约型社会的要求,如何节水、节电已经成