基于PLC的智能灌溉系统的设计12000字【论文】

  基于PLC的智能校园绿化灌溉系统的设计 1.1研究背景及意义 错误！未定义书签。1.2 研究现状 错误！未定义书签。1.3 研究内容与结构 2.1ZigBee技术 2.1.1ZigBee 技术概述 2.1.2技术优势 2.1.3网络协议栈 2.2PLC控制技术 2.3无线系统总体控制方案设计 3.2系统控制节点设计 103.3 系统硬件设备选型 113.3.1 系统传感部分选型与设计 113.3.2 处理器选型及设计 123.3.3 灌溉水泵及电磁阀选型 154.1 下位机软件设计 154.1.1 模拟量采集程序设计 164.1.2 就地控制柜控制设计 174.3.3 灌溉首部程序设计 184.3.4 遥控器控制程序设计 194.2 上位机软件设计 20总结与展望 31参考文献 引言信息化是现代社会经济发展的大趋势。 2015 年中央一号文件还提出“促进新型工 业化、信息化、城镇化和农业现代化同步发展”。舟山一定会依照国家和浙江省的信息 化方针。创建“数字浙江”，需要实施具有舟山特色的信息化发展的策略。尤其是在农业 方面，要推广推广信息化技术，积极引进新型农业信息化综合服务。旨在提高农业生产 经营信息化水平和现代农业现代化水平。农业信息化与农业现代化深度融合发展水平与 推进。 谈到中国的水资源短缺，众所周知，中国水资源总量和水资源利用非常关注。它应 该提供世界7%的土地和20%的人口。同时，中国庞大的人口基数，导致分配给每个人的 水量很少，我国水资源整体分布很不均衡，生产力分布和水资源分布不均。协调，中国 人对节水、节水设备和技术的认识还不是很充分，水资源利用还处于浪费严重、损失严 重、回用少、处理率低的现状。同时，在农业灌溉方面，我国整体上还处于大规模人工 漫灌的现状，这大幅度的降低了用水率。这种类型的灌溉也会导致一些作物的灌溉。随着时 间的推移，或浇水过多，或浇水不足，这一些状况也极大地限制了作物的生长，进而影响 了最终的高产丰产，影响了整体收益。 虽然我国也有少数地区开始实施新型的浇水灌溉方式，但是由于其成本比较高、技术 不成熟、操作复杂等一系列因素的存在，导致新型浇水灌溉方式并没有能在全国范围内 普遍开展和应用起来。比如之前采用有线传输方式确定灌区温湿度的方法，这样的形式最 大的缺点在于采用了有线形式，灌区布线不利于校园绿色耕作，并且维护操作也非常困 难。更高的成本。我国也引进了国外先进的灌溉灌溉技术和设备，但目前的问题是设备 采购成本过高，而且国外技术和设备并不完全适用于我国农田，只用于一些试验领域或 大型项目，因此，研制一种真正适合我国国情的新型自动灌溉控制管理系统已成为中国急需 解决的问题，这对节约水资源、提高灌溉灌溉利用水平具有非常非常重要的意义。 有关技术概述2.1ZigBee 技术 2.1.1 ZigBee 技术概述 目前，小范围无线通信最常见的技术是ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、UWB、NFC 等。ZigBee 是WSN 地区出现的第一个无线协议，也是WSN 地区最著名的无线 技术优势 ZigBee 技术的特点： (1)传输速度很低。只有l0kb s，以低速应用程序为导向。(2)一个灵活的工作频率带。三种不同的频率范围：2.4 ghz、868 mhz(欧洲)和 911mhz(美国)，都在不需要用的ISM 范围内。 (3)电力消耗很低。当通信距离很短时，消耗的功率为30 兆瓦，而消耗的功率在睡 眠条件下减少到1 瓦。在低能耗睡眠模式下，两个AA 电池能够正常的使用6 个月甚至2 (4)网络容量很大。每个ZigBee节点至少可以连接到64.5 万个节点。 (5)价格很低。低速度的数据传输和简单的ZigBee 协议大幅度的降低了成本，蓝牙制造 商无法达到这一点，使用ZigBee 协议可以免去专利费用。 (6)短期延迟。当对延迟敏感被优化时，通信延迟和觉醒是非常短的。搜索设备的 延迟是30 毫秒，而休眠状态的激活延迟是15 毫秒。 (7)可靠。在数据传输中，防止冲突的机制被用来解决冲突和冲突。MAC 级别使用验 证方法来传输数据，每个发送的数据包都必须等待接收方确认消息。 (8)安全。数据完整性可以验证，能够正常的使用更广泛的 AES-128 算法进行加密，可以 配置应用程序级别的安全属性来满足多种的需求。 2.1.3 网络协议 无线协议 ZigBee 定义了协议栈的两个底层：物理级别(PHY)环境访问控制(MAC)。 在此基础上，改进和扩大以及新的网络水平(网络层，NWK)得到了实施。应用程序层(APL)。 (1)物理水平(PHY) 物理级别的基本功能是根据设备驱动程序提供数据和管理服务，实现物理通道和数 据传输功能。无线网络和MAC 层之间的接口是物理的。此外，每个物理层无线通道都有 数据服务接入点(PHY 数据点、PD-SAP)，负责发送和接收CPHY 数据块的任务，以及管理 对象端访问点(PLME-SAP)具有服务管理功能。 MAC层提供数据和管理服务，MAC 层和网络层之间的界面由 MAC 层决定。它使用 CSMA-CA 机制访问物理通道并支持安全机制。在执行任务时，节点会检查每个通道，看 看是否有人在。只有当使用的渠道不使用时，数据才能被发送。如果已经使用了可测试 的渠道，就必须等待。它只能在免费的时候使用。如果他在运河繁忙时跟踪它，他必须 等到有一个开放的通道，然后才能用。 (3)网络层(NWK) 网络层是整个ZigBee协议栈的核心。这个级别的功能是建立拓扑并保持网络连接。 网络级别和应用程序级别之间的服务接口也由这个级别定义。网络层包含两种服务：数 据和控制。数据和应用层管理服务分别负责数据对象和网络管理服务。在其中，数据对 象被用来选择数据传输。路径，控制对象执行信息数据库管理功能(bib)。 2.2PLC 控制技术 plc 是在工业环境中使用的数字控制电子科技类产品。可编程内存可拿来存储指示执行 逻辑运算,同步操作序列,计算算术运算等等,以及对各种数字或模拟输入/输出管理、机 械制造或生产、当前plc 功能,以及其他球队,但微计算机系统,专门用于工业控制因此， 它们的结构和操作原理绝大多数都是一样的，设备的结构非常类似于微计算机的结构。包括 cpu、oza、pu、输入-输出接口、电源、外设备扩展接口和内部结构也可拿来发送数 据和指令。 由于plc 技术的持续发展，能轻松实现以下管理功能。 1.条件控制函数、逻辑控制函数或序列控制函数是使用非plc 指令或指令，将继电 器触点的顺序和并行逻辑连接替换为控制开关。 2.时间控制/计数函数指的是使用计时器命令和 plc 提供的计数器来替换时间继电 器的时间继电器来控制时间或特定操作的帐户。 3.数据处理功能数据处理功能包括plc，它可以传输数字系统、比较、移位、变换、 算术操作、逻辑操作、编码和解码等。 4.步骤管理是指在多个过程中分阶段管理的实现。下一阶段的管理只能在之前的进 程完成后才能被替换，步骤控制器安装在硬件中。, 5.模拟-数字和数字模拟的函数。A/D 模块来转换模拟和数字值。 6.运动控制函数的目的是使用高速计算模块和位置控制模块来实现单轮或多轴运 动控制。 7.这是一个控制技术过程的函数。操作的流程的功能是使用 peed 控制器或 plc 模块 来控制温度、压力、速度和流量等物理参数。 8.扩展函数包括插入输入/输出模块(输入/输出模块)、增加输入和输出量、增加不 同的智能模块和特殊功能模块，以及改进plc 控制。能力。你也可以 9.远程输入/输出函数与远程输入/输出函数连接到不同的输入/输出设备，用于远 程控制，并接收输入/输出信号。远程输入/输出模块发送。, 10.网络函数指的是 plc 和主计算机之间的远程数据管理或网络交换，以实现大规 模系统的全面管理。 11.监测功能。plc 有一个监测功能，可以监测系统的工作状态和过程，报告和记录 系统的异常状态，使用控制程序自动关闭和在线设置计时器。这在某种程度上预示着你能改变它。 例如，计数器和强制输入/输出状态。 plc 硬件结构主要由五个部分所组成：cpu(cpu)、内存(内存)、输入/输出(输入/输出、 电源和软件)。 软件结构可大致分为两部分： (1)监测程序：与plc 操作系统一起提供的程序。 (2)用户程序：用户编写的程序来控制操作系统。 图2-2 显示了plc 的具体结构： 图2.1 plc 整体结构图 正确选择plc 是应用程序开发中不可或缺的一环。根据功能要求，选择价格和质量 最佳比值plc 需要从以下方面开始：