【正文】 圖41是主程序，M1常開(kāi)觸觸點(diǎn)一直閉合，程序是無(wú)條件執(zhí)行的。當(dāng)電源良好時(shí)，電源接通指示燈亮。這時(shí)若按下自動(dòng)控制模式按鈕X0，則跳到自動(dòng)控制程序P0，執(zhí)行自動(dòng)控制程序。若按下手動(dòng)控制模式按鈕X1，則跳到手動(dòng)控制程序P1，執(zhí)行手動(dòng)控制程序。圖42自動(dòng)檢測(cè)程序圖42是在自動(dòng)模式下執(zhí)行的自動(dòng)檢測(cè)子程序。首先檢測(cè)有沒(méi)有下雨，若下雨則X10閉合，輸出下雨報(bào)警信號(hào)并停止噴灌。若沒(méi)有檢測(cè)到下雨則繼續(xù)檢測(cè)濕度是否超過(guò)上限，若超過(guò)上限則進(jìn)行濕度報(bào)警，不進(jìn)行噴灌。若沒(méi)有檢測(cè)到濕度上限信號(hào)，則繼續(xù)檢測(cè)溫度有沒(méi)有超過(guò)上（30℃）、下（0℃）限。若檢測(cè)到溫度超限信號(hào)則進(jìn)行溫度報(bào)警，并停止噴灌；若沒(méi)檢測(cè)到溫度超限信號(hào)則繼續(xù)檢測(cè)變頻器狀態(tài)，有故障則進(jìn)行變頻器故障報(bào)警。 圖43讀入溫度和濕度程序圖43為讀入溫度和濕度程序。該程序表示將由四個(gè)溫度傳感器測(cè)得的溫度平均值和由四個(gè)濕度傳感器測(cè)得的濕度平均值讀入PLC。為保證噴灌效果采用變頻器自帶PID調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)兩個(gè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)速，以達(dá)到恒壓供水的目的。圖44為PID調(diào)節(jié)初始化程序 圖44 PID調(diào)節(jié)初始化程序圖44為PID調(diào)節(jié)的初始化程序，M50為存儲(chǔ)初始化或停電后再啟動(dòng)標(biāo)志的寄存器，同時(shí)設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間。圖45模擬量輸入輸出程序系統(tǒng)中用到了FXON3A模擬量模塊，模擬量模塊的輸入輸出程序如圖45所示，使用模擬量輸入通道1將測(cè)得的壓力值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后讀入PLC。PLC再把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量進(jìn)行輸出。圖46 運(yùn)算前校正如圖46所示程序首先將讀入的壓力值進(jìn)行校正，然后將轉(zhuǎn)速值進(jìn)行校正。圖47 PID參數(shù)設(shè)置及運(yùn)算程序圖47為PID參數(shù)設(shè)置及運(yùn)算程序。首先設(shè)置PID控制參數(shù)輸入采樣時(shí)間、動(dòng)作方向、濾波常數(shù)、比例增益、積分時(shí)間、微分增益、微分時(shí)間。這些參數(shù)的設(shè)定直接影響系統(tǒng)的快速性及穩(wěn)定性。在系統(tǒng)調(diào)試中，對(duì)系統(tǒng)測(cè)定后調(diào)節(jié)至合適值。然后進(jìn)行PID運(yùn)算。D500存放設(shè)定的壓力值，D160存放測(cè)得的壓力值，D120～D125存放設(shè)定的控制參數(shù)，D150存放執(zhí)行PID運(yùn)算后的結(jié)果。本系統(tǒng)中設(shè)置采樣時(shí)間為30ms，動(dòng)作方向?yàn)榉捶较蚣撮]環(huán)控制系統(tǒng)為負(fù)反饋，濾波常數(shù)為10，比例增益為70，積分時(shí)間為10ms，微分增益為10。壓力設(shè)定值為一個(gè)比值，它由選用的壓力傳感器和管道壓力大小決定。其關(guān)系為： 圖48 統(tǒng)計(jì)泵運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)圖48程序用于統(tǒng)計(jì)泵運(yùn)行時(shí)間。為了使水泵均勻的磨損，1泵和2泵輪換工作，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)泵運(yùn)行累計(jì)100小時(shí)輪換一次。圖49運(yùn)行時(shí)間復(fù)位程序 對(duì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行換算，將以秒為單位的時(shí)間換算為分鐘，可以對(duì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行復(fù)位，若使用手動(dòng)模式，則停止計(jì)時(shí)，圖410 泵切換程序統(tǒng)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間到達(dá)或者一個(gè)泵發(fā)生故障，則關(guān)閉此泵啟動(dòng)另一個(gè)水泵。圖410為水泵發(fā)生故障時(shí)的報(bào)警程序，若無(wú)水流則把污水流指示信息存入相應(yīng)寄存器，延時(shí)3s， 若仍然無(wú)水流則進(jìn)行故障報(bào)警。若兩臺(tái)泵同時(shí)發(fā)生故障，則對(duì)故障進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖411 水泵發(fā)生故障報(bào)警程序發(fā)生報(bào)警后，引起操作人員注意，故障消除后，自動(dòng)消除故障報(bào)警。圖412 消除故障報(bào)警程序圖413啟動(dòng)變頻器程序圖413消除故障后1泵或2泵工作，延時(shí)一秒啟動(dòng)變頻器。以下為兩泵工作狀態(tài)切換程序： 圖414兩泵運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序圖414中，變頻器啟動(dòng)后打開(kāi)灌區(qū)電磁閥，同時(shí)1泵變頻工作，延時(shí)五秒。五秒鐘后比較壓力傳感器測(cè)得的壓力值與設(shè)定的壓力值。圖415兩泵運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序圖415變頻器啟動(dòng)后打開(kāi)灌區(qū)電磁閥，同時(shí)1泵變頻工作，延時(shí)五秒。五秒鐘后比較壓力傳感器測(cè)得的壓力值與設(shè)定的壓力值。若測(cè)得值與設(shè)定值相等則一直由1泵變頻工作；若測(cè)得值小于設(shè)定值則1泵進(jìn)入工頻狀態(tài)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，五秒后進(jìn)行壓力比較。圖416中5秒后進(jìn)行壓力比較，若壓力傳感器測(cè)得的壓力值大于設(shè)定值則一號(hào)泵進(jìn)入變頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值等于設(shè)定值則一號(hào)泵始終工作在工頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值小于設(shè)定值則一號(hào)泵工作在工頻工作狀態(tài)同時(shí)啟動(dòng)二號(hào)泵且二號(hào)泵工作在變頻工作狀態(tài)，啟動(dòng)定時(shí)器延時(shí)5秒；定時(shí)器計(jì)時(shí)5秒后進(jìn)行壓力比較，若壓力傳感器測(cè)得的壓力值小于設(shè)定值則一號(hào)泵和二號(hào)泵都進(jìn)入工頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值等于設(shè)定值則一號(hào)泵始終工作在工頻工作狀態(tài)二號(hào)泵工作在變頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值大于設(shè)定值則一號(hào)泵工作在工頻工作狀態(tài)同時(shí)關(guān)閉二號(hào)泵并啟動(dòng)定時(shí)器延時(shí)5秒；圖416兩泵運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序程序圖417兩泵運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序 圖417中定時(shí)器計(jì)時(shí)5秒后進(jìn)行壓力比較，若壓力傳感器測(cè)得的壓力值小于設(shè)定值則一號(hào)泵和二號(hào)泵都進(jìn)入工頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值等于設(shè)定值則一號(hào)泵始終工作在工頻工作狀態(tài)二號(hào)泵工作在變頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值大于設(shè)定值則一號(hào)泵工作在工頻工作狀態(tài)同時(shí)關(guān)閉二號(hào)泵并啟動(dòng)定時(shí)器延時(shí)5秒；圖418兩泵運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序圖418中定時(shí)器定時(shí)五秒鐘后進(jìn)行壓力比較，若壓力傳感器測(cè)得的壓力值等于設(shè)定值則一號(hào)泵工作在工頻工作狀態(tài)；若壓力傳感器測(cè)得的壓力值大于設(shè)定值則一號(hào)泵工作在變頻工作狀態(tài)。在自動(dòng)控制模式下，PLC如此周而復(fù)始往復(fù)循環(huán)執(zhí)行以上自動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)在不下雨時(shí)適宜溫度下濕度達(dá)不到要求時(shí)自動(dòng)噴灌，且為恒壓供水，達(dá)到了最佳噴灌效果。 以下為手動(dòng)模式噴灌程序：圖419 手動(dòng)報(bào)警消音程序手動(dòng)按下消音按鈕，X17閉合，對(duì)系統(tǒng)的報(bào)警鈴聲（包括下雨報(bào)警、溫度報(bào)警、濕度報(bào)警）進(jìn)行消除。 圖420 打開(kāi)灌區(qū)電磁閥程序圖420按下打開(kāi)灌區(qū)電磁閥按鈕，常開(kāi)觸點(diǎn)X20閉合，灌區(qū)電磁閥打開(kāi)；按下關(guān)閉灌區(qū)電磁閥按鈕，常閉觸點(diǎn)X21打開(kāi)，灌區(qū)電磁閥關(guān)閉。圖421 手動(dòng)向儲(chǔ)水池注水程序圖421按下向儲(chǔ)水池注水按鈕，X22常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)補(bǔ)水泵，向儲(chǔ)水池注水。 圖422 手動(dòng)噴灌程序圖422打開(kāi)灌區(qū)電磁閥后，按下噴灌按鈕，X23常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)一號(hào)泵打開(kāi)一號(hào)泵電動(dòng)蝶閥，在一號(hào)泵工頻工作狀態(tài)下對(duì)灌區(qū)進(jìn)行噴灌。組態(tài)軟件是使用軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到讓計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)、滿足使用者要求的目的。組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理、實(shí)時(shí)通訊等多個(gè)任務(wù)要在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行。組態(tài)軟件在投入運(yùn)行后發(fā)揮著極其重要的作用,它是監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視中心、數(shù)據(jù)收集中心、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心。各種檢測(cè)、控制設(shè)備(例如智能儀表、DCS、PLC等)與處于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控組態(tài)軟件共同構(gòu)成大量自動(dòng)控制設(shè)備的控制中心，其響應(yīng)速度是非常快的?？刂扑惴胺桨缚梢栽赑C機(jī)上組態(tài)然后下裝到設(shè)備中執(zhí)行，但大多數(shù)情況下在設(shè)備上組態(tài)并且執(zhí)行，根據(jù)設(shè)備的具體要求而定。組態(tài)軟件投入運(yùn)行后，操作人員可以在它的支持下完成以下各項(xiàng)任務(wù)[14]：(1)查看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及流程畫(huà)面。(2)自動(dòng)打印各種實(shí)時(shí)/歷史生產(chǎn)報(bào)表。(3)自由瀏覽各個(gè)實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)畫(huà)面。(4)及時(shí)得到并處理各種過(guò)程報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警。(6)在需要時(shí),人為干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程,修改生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)和狀態(tài)。(7)與管理部門的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),為管理部門提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[14]。組態(tài)王是出現(xiàn)比較有影響的，它是由國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的，使用方便，學(xué)習(xí)起來(lái)也很容易。組態(tài)王的操作主界面是資源管理器式的，通過(guò)資源管理器調(diào)用個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。其腳本語(yǔ)言以漢字作為關(guān)鍵字方便編程，不必再學(xué)習(xí)其他編程語(yǔ)言。組態(tài)王還提供了多種硬件的驅(qū)動(dòng)程序。 在組態(tài)王中實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的控制及監(jiān)視是非常方便的，人們可以根據(jù)畫(huà)面的顯示，實(shí)時(shí)控制噴灌系統(tǒng)的運(yùn)行，很容易實(shí)現(xiàn)絲噴灌系統(tǒng)的自動(dòng)控制。下面我來(lái)介紹幾個(gè)窗口的具體工作過(guò)程。圖51 組態(tài)畫(huà)面歡迎界面組態(tài)王界面進(jìn)入第一個(gè)畫(huà)面是歡迎界面，如圖51界面上方是畫(huà)面的切換菜單、系統(tǒng)的時(shí)間和一個(gè)系統(tǒng)的急停按鈕。畫(huà)面切換內(nèi)包含參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、退出等畫(huà)面。歡迎畫(huà)面內(nèi)包含四個(gè)按鈕，分別為系統(tǒng)簡(jiǎn)介、作者簡(jiǎn)介、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、退出系統(tǒng)。每個(gè)畫(huà)面有相應(yīng)鏈接，當(dāng)按下“退出”按鈕時(shí)，系統(tǒng)退出運(yùn)行狀態(tài)。圖52是系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置界面，在軟件進(jìn)入后首先要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)然，也可以通過(guò)軟件設(shè)定默認(rèn)值，每次進(jìn)入時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)輸入默認(rèn)值，系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)際測(cè)試時(shí)要把所有參數(shù)設(shè)成安全值。本軟件在沒(méi)有實(shí)際運(yùn)用時(shí)把默認(rèn)值設(shè)定成0，以防止第一次投入使用時(shí)由于參數(shù)的不正確引發(fā)出不堪設(shè)想的后果。圖52 參數(shù)設(shè)置界面圖53中按下手動(dòng)控制按鈕，手動(dòng)控制指示燈亮。按下補(bǔ)水泵電磁閥時(shí)，補(bǔ)水泵被啟動(dòng)指示燈變?yōu)榫G色，儲(chǔ)水池水面上升。按下灌區(qū)電磁閥，一號(hào)泵電磁閥或二號(hào)泵電磁閥，相應(yīng)水泵被啟動(dòng)指示燈變?yōu)榫G色，開(kāi)始對(duì)灌區(qū)進(jìn)行噴灌。圖53 手動(dòng)控制畫(huà)面圖54是自動(dòng)控制畫(huà)面，按下自動(dòng)控制按鈕，自動(dòng)控制指示燈亮，如果儲(chǔ)水池水位低于40%自動(dòng)打開(kāi)補(bǔ)水泵電磁閥，開(kāi)始向儲(chǔ)水池注水，水位到90%時(shí)關(guān)閉補(bǔ)水泵電磁閥停止向儲(chǔ)水池注水。灌區(qū)濕度小于60%時(shí)打開(kāi)灌區(qū)電磁閥，同時(shí)打開(kāi)1泵和2泵電磁閥對(duì)灌區(qū)進(jìn)行噴灌，濕度值增長(zhǎng)。濕度增長(zhǎng)至60%時(shí)關(guān)閉2泵電磁閥，只用1泵對(duì)灌區(qū)進(jìn)行噴灌。濕度值增長(zhǎng)至80%時(shí)關(guān)閉1泵電磁閥和灌區(qū)電磁閥停止噴灌，當(dāng)濕度下降時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)噴灌系統(tǒng)對(duì)灌區(qū)進(jìn)行噴灌。圖54 自動(dòng)控制畫(huà)面6結(jié)論本文是針對(duì)恒壓供水自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)提出的。設(shè)計(jì)了基于PLC控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，構(gòu)建了一個(gè)與溫度、濕度、雨量、壓力相結(jié)合的自動(dòng)控制噴灌系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)速度的可調(diào)節(jié)化，以節(jié)約能源和滿足噴灌效果。系統(tǒng)采用變頻器實(shí)現(xiàn)各傳輸環(huán)節(jié)的調(diào)速運(yùn)行，結(jié)合PLC的強(qiáng)大功能、可靠性以及基于組態(tài)軟件所開(kāi)發(fā)出來(lái)的良好人機(jī)界面和通信能力，能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況、運(yùn)行數(shù)據(jù)都可以在現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)界面上進(jìn)行顯示，用戶在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)人機(jī)界面來(lái)設(shè)置合適的壓力值和濕度值。下位機(jī)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的啟停、數(shù)值的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速的控制。本設(shè)計(jì)采用PLC作為控制器，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，操作方便，維護(hù)量小的特點(diǎn)，使設(shè)備運(yùn)行方式更趨于合理，設(shè)備的自動(dòng)化水平得到提高。采用PLC后，克服了繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價(jià)比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，有利于系統(tǒng)以后的升級(jí)，對(duì)提高控制技術(shù)水平和節(jié)約成本有重要意義。謝辭時(shí)間飛逝，一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)也設(shè)計(jì)即將結(jié)束。畢業(yè)設(shè)計(jì)中凝結(jié)了我們大量的心血和精力，最終完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，心里自然充滿喜悅，更重要的是我們通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料，虛心的向各位老師請(qǐng)教，學(xué)到了更全面、實(shí)用的知識(shí)，并且這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我完善了學(xué)習(xí)知識(shí)和研究問(wèn)題的方法，磨煉出了不畏困難的精神。這些處理問(wèn)題的方法和態(tài)度將讓我受用一生。本論文是在指導(dǎo)老師楊旭東老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，楊老師耐心的輔導(dǎo)我們幫助我們解答一個(gè)又一個(gè)難題，使我們順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此期間，同學(xué)們經(jīng)常在一起探討問(wèn)題，尋求解決辦法，使我感覺(jué)到了同學(xué)之間的團(tuán)結(jié)和友誼，在我們各自提出問(wèn)題的同時(shí)我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深的理解。知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有許多機(jī)電工程系的老師和同學(xué)給了我很大幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 再次感謝楊旭東老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)與幫助。感謝本組其他同學(xué)的熱情幫助！感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)！最后感謝我的母校——唐山學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn)[1] [M].武漢:武漢水利電力大學(xué)出版社,1999,1,7.[2] [J]. 農(nóng)機(jī)化研究, 2010,(09)[3] 宮浩然. 基于PLC控制的變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 武漢理工大學(xué), 2003[4] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.[5] 羅賢亮. 基于PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 中小企業(yè)管理與科技(下旬刊), 2009,(07)[6] 陳本華，楊苑璋，趙春生. 自動(dòng)噴灌基礎(chǔ)技術(shù)研究[J]. 電子工程師, 1996,(01) . 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