基于PLC的农作物灌溉系统(开题答辩)BG110702 虞文馨.ppt

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1、基于基于PLCPLC的农作物灌溉控制系统的农作物灌溉控制系统报报 告告 人：人：虞文馨虞文馨指导教师：指导教师：陈国初陈国初时时 间：间：2015.1.182015.1.18报告内容报告内容课题研究背景课题研究背景12课题的目的及意义课题的目的及意义345课题的预期成果及进度课题的预期成果及进度课题研究现状课题研究现状课题的难点及拟采取的解决方案课题的难点及拟采取的解决方案课题的主要研究内容课题的主要研究内容6课题研究背景课题研究背景l 随着科学技术的不断进步，人们对农作物的产量要求越来越高，水分含量是提高农作物产量的一项极为重要指标。灌溉农作物的方法是以多次少量的灌溉，能够确保植物根系周围9

2、5%以上的时间处于最理想的环境中，水分利用率可达70%-80%。在如今水资源缺乏的环境下，灌溉系统自动化水平制约着我国高效农业的发展。研究现状研究现状l国内外研究现状综述国内外研究现状综述1930198919982008法国研制了一系列用以实行渠系自动化运行的水力自动闸门，并提出了一套较完整的自动化灌溉控制方法。Phene采用以土壤水分为被控制对象，设计了一套随动的闭环控制系统，实现了系统的全自动运行。Ribeiro做出一套实时灌溉控制系统，控制因子是土壤湿度和作物蒸腾量；我国灌溉技术以节水灌溉为发展目标，采取渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌和灌溉管理制度等措施。国外学者研制了通过测量土壤湿度来

3、判断是否打开灌水电磁阀的灌溉控制器；国内应用计算机网络技术、模拟模型等技术的集成，达到时、空、量、质上的精确灌水。选题的目的及意义选题的目的及意义选题目的1选题意义2 本设计采用PLC为主控制器，PID控制器为辅控制器。要求两者相结合，对温度、湿度控制的基本原理实例化，利用现有资源研究设计一个基于PLC的农作物灌溉控制系统，以满足农业现代化的需要。在机械化的今天，PLC汇集了超大规模集成电路的众多优点，把它应用在农作物灌溉控制系统中，能够简化硬件结构、提高可靠性、增加灵活性，可以起到“以软代硬”的效果。本次设计旨在设计一套能对农作物生长的土壤湿度、环境温度进行监控并自动灌溉的控制系统，它能对农

4、作物进行适时适量的灌水，能起到高效灌溉、节水节能的作用。课题研究内容课题研究内容l实验对象的选取实验对象的选取 不同植物的需水量不同，同一种植物在不同的生长发育时期，其需水量也不同。合理灌溉就是指根据植物的需水规律适时地、适量地灌溉，以便使植物体茁壮生长，并且使用最少的水获取最好的生长结果。本设计选取适应性强，各种类型土壤均可种植的小麦为实验对象，研究根系小麦的灌溉控制系统。图2 小麦在不同生长发育时期的需水量图1 小麦课题研究内容课题研究内容l温湿度的测量温湿度的测量土壤土壤环境环境趋势趋势通过环境测量，如：湿度、温度等，根据植物蒸腾量和耗水量，控制植物灌溉（属间接测量，环境不稳定、测量精度

5、有限）。测量方法，如：红外测量、微波测量、电荷测量等（直接测量方法，精度高，速度快，噪声干扰强，技术不成熟）。传统测量方法通过土壤水分的多少推断植物根系水分的盈亏（测量稳定，环境影响较小，反应慢精度低）。灌溉系统对农作物需水量的测量将朝着快速便捷、高精度、实时性好和低成本方向发展。作物作物课题研究内容课题研究内容l灌溉控制系统灌溉控制系统图3 灌溉系统的设计方案课题的难点及拟采取的方案课题的难点及拟采取的方案 本设计采用PLC为主控制器，PID为辅助控制器。如何将两者有效地结合在一起，满足控制系统的要求？用PLC对模拟量进行PID控制时，可以采用以下几种方法:1.使用PID过程控制模块,使用方

6、便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路，但成本较高。2.使用PID功能指令,它们实际上是用于PID控制的子程序，与模拟量的输入/输出模块一起使用。3.用自编的程序实现PID闭环控制。课题的难点及拟采取的方案课题的难点及拟采取的方案 查找资料了解不同作物在同一时期对土壤水分含量的不同要求，同一作物在不同时期对土壤水分含量的不同要求以及土壤水含量对作物产量的影响，设计一套程序根据不同温度（季节）情况下，通过子程序的调用来实现不同的灌溉方式。周围环境不同，作物的需水量也会有所不同。即使同一作物在不同生长阶段对水分的需求也不同。怎样才能使控制系统适应不同的作物，在不同气候条件和不同季节都能实现按需

7、灌溉？这是控制系统通用性设计最主要要解决的问题。课题的难点及拟采取的方案课题的难点及拟采取的方案 查找整合资料，选取合适的实验对象和传感器类型。确定控制系统方案，结合PID控制器的控制规律，探索使控制系统最优化的控制方案。控制系统在设计时要考虑到控制信号的通用性，既能传送至PLC发出控制指令，又能适用于PID控制器优化系统。综合喷洒头部的温度检测结果及土壤湿度检测情况，如何设计出一套智能化的农作物灌溉控制系统？课题的预期成果及进度课题的预期成果及进度1完成I/0表、硬件构成、电气原理图的硬件设计、PLC控制主程序及各子程序的软件设计。2通过加入PID调节规律，能实现对农作物的生长指标实时监控并

8、进行调节，实现农作物的自动化按需灌溉。3设计具有一定智能化水平的农作物控制系统，可以控制灌溉时间、流量以及实现手动和自动灌溉方式的自由切换。l预期成果预期成果课题的预期成果及进度课题的预期成果及进度l预期进度预期进度进度时间进度时间安排任务安排任务备注备注2014年年11月月-2014年年12月月查找并收集资料，确定设计课题，明确设计任务，制定设计目标。2014年年12月月-2015年年1月月收集并整理资料，确定系统设计的初步方案，撰写开题报告。正在进行正在进行2015年年1月月-2015年年2月月结合国内外研究现状和系统设计的实际情况，细化并确定系统设计方案。2015年年2月月-2015年年3月月结合课题要求，学习西门子S7-200PLC的编程技术及PID控制器的控制规律。2015年年3月月-2015年年4月月使用PLC编程软件并结合PID控制器，编写系统程序,进行初步仿真比较实验结果，优化设计方案并深入研究基于PLC的农作物灌溉控制系统。2015年年4月月-2015年年5月月系统调试、整理研究成果，撰写毕业论文，准备毕业设计终期答辩。谢谢观赏！谢谢观赏！2015-01-20