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唐山学院毕业设计设计题目：农作物喷灌控制系统设计系别：机电工程系班级：07测控技术与仪器(2)班姓名：李娟指导教师：杨旭东2011年6月1日农作物喷灌控制系统设计摘要本论文首先对我国农业用水情况进行了分析，介绍了农作物喷灌控制系统的现状。本设计中利用三菱FX2N系列的PLC作为控制设备,用其自带的PID功能指令通过变频调速实现系统对农作物喷灌的自动控制，该系统可在无人或半无人干预下自动运行。该系统将大大提提高水资源的利用率，节省大量人力物力,并为我国实现农业现代化地发展做贡献。喷灌系统中，灌区用水量是变化的，用水量变化时会引起喷头工作不稳定，喷灌效果会受到很大影响。本系统结合工程实例，采用变频器控制水泵电机转速，实现了恒压供水，大大提高了喷灌效果。论文中详细论述了变频调速恒压供水系统原理,对系统的主电路设计、硬件选择和软件设计进行了详细阐述。本系统可通过组态软件控制参数的设定、数据处理、实时监测、报警等任务,自动化程度很高。本文中介绍了电动机调速技术的发展和现状，对喷灌系统的电机交流变频调速系统的方案进行了论证。其次，介绍了交流异步电动机的变频调速原理和电压正弦脉宽调制波(SPWM)的微机算法。再次介绍了PLC的基本组成和各部分的作用及PLC的工作原理。最后，介绍了系统的工作流程、系统的电气结构，硬件配置和软件实现。应用表明,系统实现简单,操作方便,运行稳定、可靠,且具有较好的节能效果。关键词：PLCPID恒压供水自动喷灌组态软件TheDesignofControlSystemfortheFarmCropIrrigationAbstractAtfirst,thepresentsituationoftheautocontrolofthefarmcropirrigationwasanalyzedinthispaper.TheFX2NPLCofMitsubishiwasusedasthecontrolequipmentofthisnewsystemandatthesametime,PIDfunctionofitsowntocarryouttheautocontrolofthefarmcropirrigation.TheutilizationrateofwaterresourcesbythecontrolsystemofthefarmcropirrigationaccordingtothePLCwasenhancedandthedesigncontributestocarryoutthemode.InviewoftheinstabilityoftheSprinklerIrrigationSystemaffectedbythewaterrequirementwithintheoperationarea,combinedwithengineeringexample,awatersupplysystemwithconstantpressurethroughapplyingPLCandtransduceringreenhouseisproposedinthispaper.Theschematicdiagramofthefrequencycontrol,includingthedesignofmaincircuitandsoftwareforthesystemispresented.Thesystem,whichiscomposedofhostcomputer,PLC,transducer,pressuretransmitter,andmotor-pumpsystem.Firstly,thisdesignnotonlyintroducesthedevelopmentandcurrentsituationofelectromotorregulatingtechnology,butalsodiscussestheschemesoftheindirectCurrentFrequencyControlregulationsystemoftheMerceringmachine.SecondlythefrequencyconversionprinciplesoffrequencycontrolasynchronouselectronicmachineandthemicrocomputeralgorithmofSinePulseWidthModulation(SPWM)areincluded.ThirdlythisdesignintroducesthebasiccompositionandfunctionofdifferentProgrammableLogicController(PLC)andtheoperationprincipleofPLCisadded.Finally,themanufacturingflowofthesystem,theelectricstructureofthesystem,hardwarecollocationandsoftwareactualizationareintroduced.Keywords:PLC;PID;watersupplywithconstantpressure;Automaticirrigation;Configurationsoftware目录1引言................................................................11.1课题背景.......................................................11.2我国农业灌溉情况...............................................11.3论文的研究的目的与内容.........................................21.3.1研究目的.................................................31.3.2研究内容.................................................32喷灌过程变频调速恒压供水系统总体方案................................42.1电机调速系统方案的论证.........................................42.1.1直流调速系统所存在的问题.................................42.1.2交流调速系统的发展和现状及优点...........................42.1.3基于PLC的交流变频调速系统...............................62.2变频恒压供水喷灌系统基本构成..................................62.3系统的总体方案.................................................73硬件设计............................................................93.1变频器的选择..................................................113.1.1变频器的功能与构成......................................113.1.2变频器的型号选择........................................123.1.3变频器制动电阻参数的计算................................143.2PLC的选择....................................................143.3水泵机组的选择................................................153.4传感器的选择..................................................153.5其它元器件的选择..............................................174软件设计...........................................................204.1变频恒压供水系统原理及控制流程...............................204.2PID调节.....................................................214.2.1PID控制的原理和特点........................................214.2.2PID控制器的参数整定.......................................234.3变频器的参数设置..............................................234.4PLC程序设计..................................................244.4.1PLC的程序结构.........................................244.4.2PLC控制系统I/O点分配..................................254.4.3梯形图设计..............................................275.系统人机界面设计...................................................385.1组态软件......................................................385.2喷灌系统人机界面的设计........................................386结论...............................................................42谢辞.................................................................43参考文献.............................................................44外文资料.............................................................45唐山学院毕业设计11引言1.1课题背景随着农业和国民经济迅速发展，我国水资源短缺问题日益突出。为促进经济社会与人口、资源、环境协调发展，实施可持续发展战略，党的十五届五中全会提出“水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题，核心是提高用水效率，要把节水放在突出位置”。节水是全社会的共同责任，发展农业节水是建设节水型社会的重要组成部分。加大力度发展节水型农业,才能使我国农业得到进一步发展，这不仅对加快农业现代化、使农民增产增收、提高农民生活水平、建设创建和谐社会具有重要意义，而且对保障城市和工业用水、保障国家粮食安全、水安全及生态环境安全，促进农业及国民经济快速健康发展具有重要意义。我国节水设施薄弱,技术落后，水资源利用率和利用效益低下。目前，我国旱地自然降水的利用率大致在40%－50%，而灌溉水的利用率仅为30%－40%。由于农业基础设施薄弱以及自然条件的限制，山地发展灌溉工程投资高，难度大，而平原地区的输水工程不完备，使输水过程水的损失率达到50%，工程设施性的缺水普遍存在。另一方面，农业经营粗放，农业节水技术普及率低，使我国包括灌溉