自動(dòng)灌溉系統(tǒng)及設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-13 01:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4．經(jīng)濟(jì)性原則為了獲得較高的性能價(jià)格比，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)并不是一味的追求復(fù)雜的高級(jí)方案，在滿(mǎn)足性能指標(biāo)的前提下，盡可能采用簡(jiǎn)單實(shí)用的方案。由于本系統(tǒng)是專(zhuān)用的測(cè)控系統(tǒng)，決定系統(tǒng)造價(jià)的主要是研制成本，所以盡可能選用成熟的測(cè)控方法和設(shè)備，降低研制成本。5．開(kāi)發(fā)周期短對(duì)于這個(gè)發(fā)展速度越來(lái)越快的社會(huì)，時(shí)間就是金錢(qián)，所以要盡量縮短開(kāi)發(fā)周期，盡早讓系統(tǒng)投入正常運(yùn)行，以期獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。6．操作維護(hù)方便在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到操作維護(hù)方便，使系統(tǒng)易學(xué)易用。監(jiān)控系統(tǒng)不僅要求可靠，而且一旦出現(xiàn)故障必須能維護(hù)方便，保證測(cè)控系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。 控制器的確定（1）編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序（2）維修方便，才有模塊化結(jié)構(gòu)（3）可靠性高于繼電器控制裝置（4）體積小于繼電器控制裝置（5）數(shù)據(jù)可以直接送入管理計(jì)算機(jī)（6）成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)（7）輸入可以是交流115V（8）能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等（9）在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更（10）用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K（11）在灌溉控制系統(tǒng)中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉系統(tǒng)的控制，提高可靠性（12）去除了大部分繼電器，控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線(xiàn)路簡(jiǎn)化（13）PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便的增加或改變控制功能（14）PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修（15）用于群控調(diào)配和管理，并提高灌溉系統(tǒng)運(yùn)行效率（16）更改控制方案時(shí)不需要改動(dòng)硬件接線(xiàn)可編程控制器輸入模塊是檢測(cè)并轉(zhuǎn)換來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（按鈕，限位開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)等）的高電平信號(hào)，模型類(lèi)型分直流5V、12V、48V、60V幾種；交流115V和220V兩種。模塊輸出的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過(guò)程的控制信號(hào)。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，輸出模塊的電流必須大于負(fù)載電流的額定值。小型整體式可編程控制器內(nèi)部設(shè)有一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，可為機(jī)內(nèi)電路擴(kuò)展單元供電，另一方面還可為外部輸入元件及擴(kuò)展模塊提供24V的DC電源?？删幊炭刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康慕邮粘掷m(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間=輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+掃描周期。因本系統(tǒng)輸入為數(shù)字量，輸出為模擬量。編程控制器本身的抗干擾能力能滿(mǎn)足要求。PLC的容量包括I／0點(diǎn)數(shù)、用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量。故本系統(tǒng)采用三菱FX系列可編程控制器。PLC的運(yùn)行方式如圖31.自診斷與編程器計(jì)算機(jī)等讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)執(zhí)行用戶(hù)程序結(jié)果輸出圖31 PLC運(yùn)行方式 系統(tǒng)的組成系統(tǒng)主要由PLC部分，液位傳感器，執(zhí)行器件等組成?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖32.實(shí)時(shí)鐘信號(hào)PLC繼電器控制盤(pán)水泵1水泵2水泵3注水管?chē)婎^1噴頭2水源液位開(kāi)關(guān)圖32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 設(shè)備確定（1）灌溉設(shè)備：確定選用3臺(tái)IS單級(jí)單吸離心泵作為灌水泵，確定選用3臺(tái)型號(hào)為Y225S4的三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)作為水泵的原動(dòng)機(jī)。并確定搖臂式噴頭作為系統(tǒng)的灌水器。（2）外圍設(shè)備：確定選用CJ10交流接觸器作為系統(tǒng)的自動(dòng)控制的電路，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器實(shí)現(xiàn)。CJ10交流接觸器中間的是三相電源線(xiàn)，側(cè)邊的分別是一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)和一對(duì)常閉觸電，是用作自鎖和連鎖的。選用液位開(kāi)關(guān)作為系統(tǒng)液位測(cè)量的輸入模塊，液位開(kāi)關(guān)是根據(jù)液位傳感器的信號(hào)輸出開(kāi)啟放水或者進(jìn)水的閥門(mén)而使水位保持恒定的一種控制器。液位開(kāi)關(guān)首先要確定液位的高度，依據(jù)這個(gè)高度來(lái)輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。而液位傳感器是將液位的高度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出。我們可以對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理比如和PLC、數(shù)據(jù)采集器或者專(zhuān)業(yè)顯示器相連進(jìn)而輸出液位的高度。還有就是液位開(kāi)關(guān)和液位傳感器的原理雖然相同。但是液位開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)控制電路，而液位傳感器是相當(dāng)于變壓，變流用的電路元件。 PLC輸入/輸出點(diǎn)分配 此設(shè)計(jì)PLC選型時(shí)關(guān)鍵，根據(jù)灌溉系統(tǒng)控制的要求，選用三菱FX2N64MR001，32點(diǎn)輸入，32點(diǎn)輸出，帶有RS232口及日歷/時(shí)鐘功能，供電電源為24V直流或100~240V交流，同時(shí)可以控制4路A/D、4路D/A。系統(tǒng)可以方便地?cái)U(kuò)展入，出口，系統(tǒng)中輸入輸出信號(hào)均為開(kāi)關(guān)量。PLC輸入/輸出點(diǎn)分配如表332.表31 輸入點(diǎn)分配輸入設(shè)備名稱(chēng)輸入點(diǎn)電機(jī)啟動(dòng)按鈕停機(jī)按鈕液位開(kāi)關(guān)（下）液位開(kāi)關(guān)（上）初始化脈沖運(yùn)行監(jiān)視器二號(hào)電磁閥置位開(kāi)關(guān)X000X001X002X003M8002M8000X004表32 輸出點(diǎn)分配輸出設(shè)備名稱(chēng)輸出點(diǎn)一號(hào)電機(jī)星形接通一號(hào)電機(jī)三角形接通二號(hào)電機(jī)星形接通二號(hào)電機(jī)三角形接通三號(hào)電機(jī)星形接通三號(hào)電機(jī)三角形接通一號(hào)電磁閥二號(hào)電磁閥三號(hào)電磁閥一號(hào)電磁閥指示燈二號(hào)電磁閥指示燈三號(hào)電磁閥指示燈Y000Y001Y010Y011Y020Y021Y002Y003Y004Y005Y006Y007系統(tǒng)梯形圖如圖33所示。圖33 PLC外部連接圖 電機(jī)啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流（通常選額定電流的６倍進(jìn)行計(jì)算）。為了避免電網(wǎng)產(chǎn)生較大的壓降，要求啟動(dòng)電流不能太大，同時(shí)希望產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為了降低電壓，減小電流，我們采用Y／△啟動(dòng)，這種啟動(dòng)是最常見(jiàn)也是最常用的一種降壓?jiǎn)?dòng)電路。Y／△啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)電路是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形，以降低啟動(dòng)電壓，達(dá)到減小啟動(dòng)電流的目的；待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。故本系統(tǒng)采用降壓?jiǎn)?dòng)方式，主電路圖如圖34.圖34 電機(jī)啟動(dòng)主電路圖4 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法根據(jù)對(duì)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的分析、研究及考慮本人的實(shí)際情況，本論文采用了順序控制設(shè)計(jì)法。所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。順序控制設(shè)計(jì)法又稱(chēng)步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法。順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱(chēng)為步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步的輸出量發(fā)生了變化。用順序控制設(shè)計(jì)法編程的基本步驟是:1分析控制要求。將控制過(guò)程分成若干個(gè)工作步，明確每個(gè)工作步的功能，弄清步的轉(zhuǎn)換是單向進(jìn)行(單序列)還是多向進(jìn)行(選擇或并
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