自動灌溉系統(tǒng)及設計(編輯修改稿)
2025-02-13 01:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 4．經(jīng)濟性原則為了獲得較高的性能價格比，在進行系統(tǒng)設計時并不是一味的追求復雜的高級方案，在滿足性能指標的前提下，盡可能采用簡單實用的方案。由于本系統(tǒng)是專用的測控系統(tǒng)，決定系統(tǒng)造價的主要是研制成本，所以盡可能選用成熟的測控方法和設備，降低研制成本。5．開發(fā)周期短對于這個發(fā)展速度越來越快的社會，時間就是金錢，所以要盡量縮短開發(fā)周期，盡早讓系統(tǒng)投入正常運行，以期獲得較高的經(jīng)濟效益和社會效益。6．操作維護方便在系統(tǒng)總體設計時應考慮到操作維護方便，使系統(tǒng)易學易用。監(jiān)控系統(tǒng)不僅要求可靠，而且一旦出現(xiàn)故障必須能維護方便，保證測控系統(tǒng)連續(xù)運行。 控制器的確定（1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序（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算機（6）成本可與繼電器控制裝置競爭（7）輸入可以是交流115V（8）能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等（9）在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更（10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K（11）在灌溉控制系統(tǒng)中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對灌溉系統(tǒng)的控制，提高可靠性（12）去除了大部分繼電器，控制系統(tǒng)機構(gòu)簡單，外部線路簡化（13）PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便的增加或改變控制功能（14）PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修（15）用于群控調(diào)配和管理，并提高灌溉系統(tǒng)運行效率（16）更改控制方案時不需要改動硬件接線可編程控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設備（按鈕，限位開關，接近開關等）的高電平信號，模型類型分直流5V、12V、48V、60V幾種；交流115V和220V兩種。模塊輸出的任務是將機器內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號。輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值，輸出模塊的電流必須大于負載電流的額定值。小型整體式可編程控制器內(nèi)部設有一個開關電源，可為機內(nèi)電路擴展單元供電，另一方面還可為外部輸入元件及擴展模塊提供24V的DC電源。可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠的接收持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。系統(tǒng)響應時間是指輸入信號產(chǎn)生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔。系統(tǒng)響應時間=輸入濾波時間+輸出濾波時間+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足要求。PLC的容量包括I／0點數(shù)、用戶存儲器的容量。故本系統(tǒng)采用三菱FX系列可編程控制器。PLC的運行方式如圖31.自診斷與編程器計算機等讀入現(xiàn)場信號執(zhí)行用戶程序結(jié)果輸出圖31 PLC運行方式 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.實時鐘信號PLC繼電器控制盤水泵1水泵2水泵3注水管噴頭1噴頭2水源液位開關圖32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 設備確定（1）灌溉設備：確定選用3臺IS單級單吸離心泵作為灌水泵，確定選用3臺型號為Y225S4的三相鼠籠型異步電動機作為水泵的原動機。并確定搖臂式噴頭作為系統(tǒng)的灌水器。（2）外圍設備：確定選用CJ10交流接觸器作為系統(tǒng)的自動控制的電路，電動機的過載保護由熱繼電器實現(xiàn)。CJ10交流接觸器中間的是三相電源線，側(cè)邊的分別是一對常開觸點和一對常閉觸電，是用作自鎖和連鎖的。選用液位開關作為系統(tǒng)液位測量的輸入模塊，液位開關是根據(jù)液位傳感器的信號輸出開啟放水或者進水的閥門而使水位保持恒定的一種控制器。液位開關首先要確定液位的高度，依據(jù)這個高度來輸出開關量信號。而液位傳感器是將液位的高度轉(zhuǎn)化為電信號的形式進行輸出。我們可以對電信號進行處理比如和PLC、數(shù)據(jù)采集器或者專業(yè)顯示器相連進而輸出液位的高度。還有就是液位開關和液位傳感器的原理雖然相同。但是液位開關是開關控制電路，而液位傳感器是相當于變壓，變流用的電路元件。 PLC輸入/輸出點分配 此設計PLC選型時關鍵，根據(jù)灌溉系統(tǒng)控制的要求，選用三菱FX2N64MR001，32點輸入，32點輸出，帶有RS232口及日歷/時鐘功能，供電電源為24V直流或100~240V交流，同時可以控制4路A/D、4路D/A。系統(tǒng)可以方便地擴展入，出口，系統(tǒng)中輸入輸出信號均為開關量。PLC輸入/輸出點分配如表332.表31 輸入點分配輸入設備名稱輸入點電機啟動按鈕停機按鈕液位開關（下）液位開關（上）初始化脈沖運行監(jiān)視器二號電磁閥置位開關X000X001X002X003M8002M8000X004表32 輸出點分配輸出設備名稱輸出點一號電機星形接通一號電機三角形接通二號電機星形接通二號電機三角形接通三號電機星形接通三號電機三角形接通一號電磁閥二號電磁閥三號電磁閥一號電磁閥指示燈二號電磁閥指示燈三號電磁閥指示燈Y000Y001Y010Y011Y020Y021Y002Y003Y004Y005Y006Y007系統(tǒng)梯形圖如圖33所示。圖33 PLC外部連接圖 電機啟動三相異步電動機在起動過程中，會產(chǎn)生很大的啟動電流（通常選額定電流的６倍進行計算）。為了避免電網(wǎng)產(chǎn)生較大的壓降，要求啟動電流不能太大，同時希望產(chǎn)生足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩。為了降低電壓，減小電流，我們采用Y／△啟動，這種啟動是最常見也是最常用的一種降壓啟動電路。Y／△啟動降壓啟動電路是指電動機啟動時，把定子繞組接成星形，以降低啟動電壓，達到減小啟動電流的目的；待電動機啟動后，再把定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。故本系統(tǒng)采用降壓啟動方式，主電路圖如圖34.圖34 電機啟動主電路圖4 軟件設計 設計方法根據(jù)對自動灌溉控制系統(tǒng)的分析、研究及考慮本人的實際情況，本論文采用了順序控制設計法。所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作。順序控制設計法又稱步進控制設計法。順序控制設計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，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。用順序控制設計法編程的基本步驟是:1分析控制要求。將控制過程分成若干個工作步，明確每個工作步的功能，弄清步的轉(zhuǎn)換是單向進行(單序列)還是多向進行(選擇或并
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