本文關(guān)鍵詞：半透膜微潤灌溉自動控制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微潤灌溉是目前國際上公認(rèn)的最節(jié)水的灌水技術(shù),其用水量約為滴灌用水量的20~30%,節(jié)水達(dá)70%以上,是當(dāng)前國內(nèi)外節(jié)水灌溉發(fā)展的重要方向。智能化微潤灌溉技術(shù),可以利用溫室大棚水桶、丘陵山區(qū)自然落差進(jìn)行自壓灌溉,具有節(jié)水節(jié)能、抗堵塞能力強、灌水精準(zhǔn)、高效節(jié)肥、增產(chǎn)增收、智能管理、設(shè)備利用率高等優(yōu)點,適應(yīng)丘陵山區(qū)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。本研究設(shè)計出一套半透膜微潤灌溉智能裝備,以PLC為核心控制器,水泵、電磁閥為執(zhí)行元件。系統(tǒng)模型中,作物需水量選用聯(lián)合國糧農(nóng)組織FAO作物需水量專家咨詢組推薦的充分供水條件下的作物需水量。根據(jù)監(jiān)測溫度、凈輻射等氣象因素獲得作物的騰發(fā)量,再由不同作物系數(shù),推導(dǎo)出不同作物日常需水量。通過半透膜微潤帶壓力與流量試驗,可以得出微潤帶水頭高度,根據(jù)壓力水頭調(diào)控原則,設(shè)計出系統(tǒng)水位高度上下限,監(jiān)測液位傳感器值,得出水箱液面到微潤帶進(jìn)口處高度h,由控制器控制執(zhí)行元件水泵和電磁閥,使得高度h在設(shè)計水位上下限以內(nèi)。主要研究內(nèi)容如下:1、簡介本文所選用半透膜微潤帶,并在微潤帶埋設(shè)土壤10cm條件下對其壓力與流量關(guān)系進(jìn)行分析。選用深圳市微潤工程有限公司生產(chǎn)的半透膜微潤帶,試驗場所在江蘇大學(xué)流體技術(shù)研究中心噴灌大廳,現(xiàn)場溫度在5℃-9℃,所處環(huán)境相對濕度為50%-60%,通過升降臺,改變試驗水頭,分別在1.10m、1.50m、1.90m、2.30m、2.50m等壓力水頭下,對微潤帶在埋設(shè)土壤10cm條件下流量進(jìn)行了測定,用軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行擬合,得到流量與水頭的關(guān)系。2、建立溫度、凈輻射與參考作物騰發(fā)量關(guān)系,進(jìn)而確定作物日常需水量,通過作物日常需水量來確定灌溉決策。根據(jù)現(xiàn)有氣象條件,確定參考作物騰發(fā)量計算公式,由不同作物作物系數(shù),得到作物日常需水量。根據(jù)微潤帶埋設(shè)土壤所得流量與水頭關(guān)系,確定微潤帶灌溉水頭高度h,由灌溉壓力水頭調(diào)控方式,確定灌溉系統(tǒng)設(shè)計水位上限:1.1h,水位下限:0.9h。最終將水位的高度控制在0.9h-1.1h范圍內(nèi)。3、分析灌溉決策模型來設(shè)計系統(tǒng)整體布局并設(shè)計電路圖,進(jìn)而設(shè)計系統(tǒng)硬件部分,對硬件進(jìn)行合理選型。硬件部分主要包括監(jiān)測元件、執(zhí)行元件、控制元件,監(jiān)測元件主要由液位、溫度、凈輻射傳感器組成,執(zhí)行元件主要由水泵、電磁閥組成,控制元件為可編程邏輯控制器,即PLC。根據(jù)系統(tǒng)電路圖將硬件進(jìn)行組件并對硬件進(jìn)行調(diào)試。4、根據(jù)控制原則,確定軟件設(shè)計方案。軟件部分包括控制器編程軟件、組態(tài)王監(jiān)控軟件。控制器編程軟件采用梯形圖與C語言模塊,實現(xiàn)傳感器信號采集與處理、技術(shù)模型中數(shù)值運算、實際值與設(shè)定值比較等,根據(jù)調(diào)控方案,將灌溉壓力水頭控制在設(shè)計范圍內(nèi),以達(dá)到作物灌溉最佳效果。組態(tài)王監(jiān)控軟件則是對整個系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,實現(xiàn)對液位、溫度、凈輻射、灌溉壓力水頭上下限等重要參數(shù)記錄與監(jiān)測,灌溉壓力水頭實時變化曲線圖繪制,歷史數(shù)據(jù)查詢與報表打印等,最終將系統(tǒng)控制過程以圖畫的形式展現(xiàn)出來。5、對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。將系統(tǒng)處于特定運行環(huán)境中,對系統(tǒng)進(jìn)行在正常運作狀態(tài)及一些突發(fā)狀態(tài)下系統(tǒng)運行情況進(jìn)行測試,如水箱中液位過低或者過高,在突發(fā)狀況下是否會報警,水泵及閥門運行狀況是否達(dá)到預(yù)期效果,進(jìn)而確定整個灌溉系統(tǒng)是否可靠。
【關(guān)鍵詞】：微灌 自動控制 PLC 監(jiān)測軟件
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S275;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.3 存在問題及發(fā)展趨勢15
• 1.4 研究內(nèi)容與意義15-16
• 1.5 技術(shù)路線16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第二章 制定控制系統(tǒng)方案17-24
• 2.1 微潤灌溉技術(shù)簡介17-18
• 2.1.1 微潤帶應(yīng)用17-18
• 2.2 供水方案18-19
• 2.3 系統(tǒng)供水結(jié)構(gòu)19-22
• 2.4 控制原理及過程22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 控制模型建立24-31
• 3.1 系統(tǒng)技術(shù)模型建立24-27
• 3.1.1 地埋微潤帶壓力流量關(guān)系24-25
• 3.1.2 作物需水量計算模型25-26
• 3.1.3 微潤帶供水量計算模型26
• 3.1.4 微潤灌溉壓力水頭調(diào)控26-27
• 3.1.5 技術(shù)模型框圖27
• 3.2 控制系統(tǒng)模型建立27-29
• 3.2.1 機理法建模28
• 3.2.2 測試法建模28
• 3.2.3 系統(tǒng)模型的建立28-29
• 3.2.4 控制模型的數(shù)學(xué)表示29
• 3.3 虹吸現(xiàn)象及防虹吸29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計31-40
• 4.1 控制回路設(shè)計31-32
• 4.2 硬件選型32-36
• 4.2.1 水泵選型32-33
• 4.2.2 可編程邏輯控制器33-34
• 4.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊34
• 4.2.4 液位傳感器34-35
• 4.2.5 傳感器信號轉(zhuǎn)換35-36
• 4.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖36-37
• 4.4 系統(tǒng)電路圖37-39
• 4.4.1 主電路37-38
• 4.4.2 系統(tǒng)電氣控制總示意圖38-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計40-57
• 5.1 上位機的功能結(jié)構(gòu)40-41
• 5.2 組態(tài)軟件41-46
• 5.2.1 組態(tài)王簡介41
• 5.2.2 利用組態(tài)王建立監(jiān)控系統(tǒng)方法41-42
• 5.2.3 組態(tài)王界面應(yīng)用42-46
• 5.3 串口通訊46-48
• 5.3.1 組態(tài)王與PLC通訊46-48
• 5.4 下位機PLC軟件48-51
• 5.4.1 系統(tǒng)主要流程48-51
• 5.5 PLC主要程序設(shè)計51-56
• 5.5.1 模型建立的軟件編寫52-53
• 5.5.2 控制系統(tǒng)程序編寫53-55
• 5.5.3 故障處理程序編寫55-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第六章 控制系統(tǒng)運行狀態(tài)57-60
• 6.1 系統(tǒng)的調(diào)試57-59
• 6.1.1 系統(tǒng)正常運行狀態(tài)57-58
• 6.1.2 系統(tǒng)故障運行狀態(tài)58-59
• 6.2 本章小結(jié)59-60
• 第七章 結(jié)論與展望60-62
• 7.1 結(jié)論60-61
• 7.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及成果67

【相似文獻(xiàn)】

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