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　　当前,随着电气信息技术在节水浇灌工程中的应用,兴旺国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的浇灌掌握器。而我国在开发浇灌自动掌握系统方面与兴旺国家差距较大,还处于研制、试用阶段,随着水资源的日趋紧急及信息技术的进展,开发具有自主学问产权的节水浇灌掌握系统不仅具有宽阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益。本文以松下公司FP1系列的PLC为核心,选用CAOC型可编程掌握器来开发了一套浇灌掌握系统,所开发的掌握系统能手动设置对各轮灌区定时浇灌,也可以通过土壤湿度传感器与掌握器形成全自动闭环掌握系统。同时为了削减水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机承受Y/△启动。

　　掌握系统包括电机Y/△启动,手动掌握模式自动掌握模式。因本系统除了湿度传感器和雨量传感器输人为模拟量外,其他输入出均为数字量,编程掌握器本身的抗干扰力量能满足要求。PLC的容量包括I/O点数、用户存储器的容量。系统承受FP1可编程掌握器专用编程软件编制梯形图。

　　系统具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启挨次的功能,当某个电磁闭合时相应的指示灯亮。当雨量传感器有信号,即下雨时,将停顿浇灌,同时雨量报警器报警,本浇灌系统要求为一号灌区浇灌10min,翻开2号灌区电磁阀灌水5min,然后翻开3号灌区电磁阀灌水15min,最终停顿浇灌。

　　本浇灌掌握器能依据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号,与设定的适于作物生长度进展比较,然后打算是否浇灌,自动进展电机与各电磁阀的起闭。在本系统中选用200YZ型土壤负压传感器来测量土壤湿度,测量范围为负压值0~-85Pa,根本上在植物的需水范围,一般说来,当土壤吸力大-7a值,土壤就需要灌水,否则会影响植物的生长,该压阻传感器输出为0—50mv;测量深度为200mml~2000mm,地面以下局部依据需要而定,总精度为2%左右;使用环境为0~500℃。在小麦拔节抽穗期土壤最正确含水量用土壤负压表示为-0kPa~-0kPa,即当土壤负压小于-60kPa时,翻开灌水阀门对作物进展浇灌J。在该系统中把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PLC的数据存放器DT0中,把所设定的土壤湿度上限值(-50kP)放入DT4,下限值(-60kPa放入DT2,同时当土壤缺水或适宜时,相应的指示灯亮。

　　本文以CAOC可编程序掌握器为核心来构建节水浇灌掌握系统,系统具有手动设定功能,能依据用户要求设定对某一灌区的灌水时间;系统还具有全自动浇灌功能,能依据土壤湿度传感器得到的土壤信号与土壤的最正确湿度值比照,自动做出浇灌打算;系统承受Y

　　CPU单元负责掌握整个生产过程。触摸屏通过RS232C串口和CPU进展通讯,传达用户的指令,从而转变系统的运行状态。输出模块向外部设备传送输出信号,使不同的执行机构动作。对执行机构状态的转变,通过行程开关或光电传感器将其信号反响给输人模块。CPU单元又从输人模块读取数据,依据数据的变化执行不同的掌握

　　依据系统掌握要求、所需的I/O点数、工作环境等因素,可编程掌握器选用日本三菱公司的FX-2N系列可编程掌握器。触摸屏承受HITECH公司的PWS1760型。

　　PLC全称ProgrammablelogicController,可编程规律掌握器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它承受一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行规律运算,挨次掌握,定时,计数与算术操作等面对用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出掌握各种类型的机械或生产过程。是工业掌握的核心局部。

　　在工业生产过程中,大量的开关量挨次掌握,它依据规律条件进展挨次动作,并依据规律关系进展连锁保护动作的掌握,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气掌握系统来实现的。1968年美国GM〔通用汽车〕公司提出取代继电气掌握装置的要求,其次年,美国数字设备公司〔DEC〕研制出了基于集成电路和电子技术的掌握20世纪20年月起,人们把各种继电器。定时器。接触器及其触点按肯定的规律关系连接起来组成掌握系统,掌握各种生产机械,。简洁把握。价格廉价,在肯定范围内能满足掌握要求,因而使用面甚广,:设备体积大,牢靠性差,动作速度慢,功能少,难与实现较简单的掌握,特别是由于它是靠硬连线规律构成的系统,接线简单,当生产工艺或对象转变时,原有的接线和掌握盘就要更换,所以通用性和敏捷性较差.

　　上世纪80年月至90年月中期,是PLC进展最快的时期,年长率始终保持为30~40%。在这个时期,PLC在处理模拟量力量、数字运算力量、人机接口力量和网络力量得到大幅度的提高,PLC渐渐进入过程掌握领域,在某些应用上取代了在过程掌握领域处于统治地位的DCS系统。

　　PLC具有通用性强、使用便利、适应面广、牢靠性高,抗干扰力量强,编程简洁的特点。PLC在工业自动化掌握特别是挨次掌握中的地位,在可预见的将来是无法取代的。

　　20世纪60年月末期,美国的汽车制造业竞争剧烈,各生产厂家的汽车型号不断更,它必定要求生产线的掌握系统亦随之转变,,适应白热化的市场竞争要求,1968年美国通用汽车公司公开向社会招标,对汽车流水线掌握系统提出具体要求,归纳起来是:

　　十项指标的核心要求是承受软布线〔编程〕方式代替继电掌握的硬接线方式,实现大规模生产线的流程掌握。

　　美国国际电工委员会〔IEC〕在1987年对可编程序掌握器做出如下定义:可编程序掌握器是一类特地为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统,它承受了可编程序的存储器,用来在其内部进展存储执行规律运算、挨次运算、定时、记数和算术运算等功能的面对用户的指令,并通过数字式或模拟式的输入或输出,掌握各种类型的机械或生产过程。可编程序掌握器极其相关外部设备,都应依据易于与工业掌握系统联成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。

　　定义强调了PLC应直接应用与工业环境,它必需具有很强的抗干扰力量,广泛的适应力量和应用范围。这也是区分与一般微机掌握系统的一个重要特征。

　　定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”,他也是一种计算机,它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机承受“面对用户的指令”,因此编程便利。它能完成规律运算、挨次运算、定时、记数和算术运算等操作,它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的力量,并且格外简洁与“工业掌握系统联成一体”,易于“扩大”。

　　PLC总的进展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向进展。具体表现在以下几个方面。

　　凑,相当于一本精装本书的大小,操作使用格外便利。PLC的功能不断增加,将原来大、中型PLC才有的功能局部地移植到小型PLC上。

　　大型PLC承受多微处理器系统,有的承受了32位微处理器,可同时进展多任务操作,处理速度提高,特别是增加了过程掌握和数据处理的功能。另外,存储容量大大增加。

　　智能型I/O模块是以微处理器和存储器为根底的功能部件,它们的CPU与PLC的主CPU并行工作,占用主CPU的时间很少,有利于提高PLC的扫描速度。

　　随着计算机的日益普及,越来越多的用户使用基于个人计算机上的编程软件。编程软件可以对PLC掌握系统的硬件组态,即设置硬件的构造和参数,例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通行接口的参数等。

　　与个人计算机相比,PLC的硬件、软件的体系构造都是封闭的而不是开放的。在硬件方面,各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用。PLC的编程语言和指令系统的功能和表达式也不全都,因此各厂家的可编程序掌握器互不兼容。为了解决这一问题,IEC制定了可编程序掌握器标准。标准有5种编程语言,允许编程者在同一程序中使用多种编程语言,这使编程能够选择不同的语言来适应特别的工作。

　　PLC的通信联网功能使它能与个人计算机和其他智能掌握设备交换数字信息,使系统形成一个统一的整体,实现分散掌握和集中掌握。

　　目前,PLC的处理速度与计算机相比还比较慢,其高的CPU也不过80486,将来会全面使用64位的RISC芯片,承受多CPU进展处理、分时处理或分任务处理方式,将各种模块智能化,局部系统程序用门阵列电路固化,这样可使PLC的处理速度到达纳秒级。

　　PLC在电子线路、机械构造以及软件构造上都吸取了生产厂家长期积存的生产掌握阅历,主要模块均承受大规模与超大规模集成电路。I/O系统设计有完善的通道保护与信号

　　1〕隔离:这是抗干扰的主要措施之一。PLC的输入、输出接口电路一般承受光电耦合器来传递信号。这种光电隔离措施,使外部电路与内部电路之间避开了电的联系,可有效的抑制外部干扰源对于PLC的影响,同时防止外部高电压串入,从而削减故障和误操作。2〕滤波:这是抗干扰的另一个主要措施。在PLC的电源电路和输入/输出电路中设置

　　了多种滤波电路,用以对高频干扰信号进展有效的抑制。3〕对内部电源还承受了屏蔽、稳压、保护等措施,以削减外界干扰,保护供电质量。

　　另外使输入输出接口电路电源彼此独立,以避开电源之间的干扰。4〕内部设置了连锁、环境检测与诊断、watchdog〔“看门狗”〕等电路,一旦觉察故

　　障或程序循环执行时间超过了戒备时钟〔WDT〕规定时间〔预示程序进入了死循环〕,马上报警,以保证CPU牢靠运行。

　　以集成电路为根本元件,内部处理过程不依靠于机械触点,以保障高牢靠性。而承受循环扫描的工作循环方式,也提高了抗干扰力量。

　　PLC是面对用户的设备,PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和****惯,PLC程序的编制,承受梯形图或面对工业掌握的简洁指令形式。梯形图与继电器原理图相类似,这种编程语言现象直观,简洁把握,不需要特地的计算机学问和语言,只要具有肯定的电工和工艺的学问的人员都可在短时间内学会。

　　PLC的输出/输入功能完善,性能牢靠,能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。在PLC内部具有很多掌握功能,诸如时序、计算机、主控继电器以及移位存放器、中间存放器等。由于承受了微处理器,它能够很便利地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能,不仅具有规律功能、算术运算、数制转换、以及挨次掌握功能,而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。

　　用继电器接触器掌握完成一项掌握工程,必需首先按工艺要求画出电气原理图,然后画出继电器屏的布置和接线图等,进展安装调试,以后修改起来格外不便。而承受PLC掌握,由于其硬软件齐全,为模块化积木式构造,且已商品化,故仅需按性能、容量等选用组装,而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进展,因而缩短了设计周期,使设计和施工可同时进展开元体育·(中国)官方网站。

　　PLC体积小,质量轻,便于安装。PLC的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态,还能通过各种方式直观的反映掌握系统的运行状态。

　　PLC将电控〔规律掌握〕、电仪〔过程掌握〕和电结〔运动掌握〕这三电集于一体,可以便利、敏捷地组合成各种不同规模和要求的掌握系统,以适应各种工业掌握的需要。

　　条件掌握〔或称规律掌握或挨次掌握〕功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种规律连接,进展开关掌握。

　　定时/记数掌握功能指用PLC供给的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数掌握,以取代时间继电器和记数继电器。

　　数据处理功能是指PLC能进展数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、规律运算以及编码和译码等操作。

　　步进掌握功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的掌握中,只有前一道工序完成以后,才能进展下一道工序操作的掌握,以取代由硬件构成的步进掌握器。

　　过程掌握功能是指通过PLC的PID掌握指令或模块实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环掌握。

　　扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元〔即I/O扩展单元〕模块来增加输入输出点数,也可通过附加各种智能单元及特别功能单元来提高PLC的掌握功能。

　　远程I/O功能是指通过I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接,进展远程掌握,接收输入信号、传出输出信号。

　　通信联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位机的链接等,实现远程I/O掌握或数据交换,以完成较大规模系统的简单掌握。

　　监控功能是指PLC能监视系统各局部的进展状态和进程,对系统中消灭的特别状况进展报警和记录,甚至自动终止运行;也可在线调整、修改掌握程序中的定时器、记数器等设定值或强制I/O状态。

　　目前PLC种类繁多,功能和指令系统也都各不一样,但都是以微处理器为核心用做工业掌握的专用计算机,所以其构造和工作原理都大致一样,硬件构造与微机相像。主要包括中心处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是承受总线构造来进展数据和指令的传输。

　　,PLC掌握系统由输入量—PLC—输出量组成,外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量,它们经PLC外部输入端子,作为PLC的输出量对外围设备进展各种掌握。由此可见,PLC的根本构造有掌握局部输入和输出组成。

　　CPU是由掌握器和运算器组成的。运算器也称为算术规律单元,它的功能就是进展算术运算和规律运算。掌握器的作用是掌握整个计算机的各个部件有条不紊地工作,它的根本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能如下:

　　一大局部是系统存储器,用来存放系统治理程序、监控程序及其系统内部数据。二大局部是用户存储器,包括用户程序存储区及工作数据存储区。

　　PLC通过输入输出〔I/O〕接口电路实现与外围设备的连接。输入接口通过PLC的输入端子承受现场输入设备的掌握信号,并将这些信号转换成CPU所能承受和处理的数字信号。

　　PLC的电源是指将外部输入的沟通电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。

　　假设主机单元的I/O点数不能满足输入输出点数需要时,可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机单元相连接。

　　PLC承受的是循环扫描工作方式。对每个程序,CPU从第一条指令开头执行,按指令步序号做周期性的程序循环扫描,假设无跳转指令,则从则从第一条指令开头逐条挨次执行用户程序,直至遇到完毕符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。。

　　在程序执行阶段,依据用户输入的掌握程序,从第一条开头逐条执行,并将相应的规律运算结果存入对应的内部关心存放器和输出状态存放器。

　　当全部指令执行完毕后,将输出状态存放器中的内容,依次送到输出锁存电路,并通过肯定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成PLC的实际输出。

　　明显扫描周期的长短主要取决与程序的长短。扫描周期越长,响应速度越慢。由于每一个扫描周期只进展一次I/O刷,即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态存放器更一次,故使系统存在输入、输出滞后现象,这在肯定程度上降低了系统的响应速度。由此可见,假设输入变量在I/O刷期间状态发生变化,则本次扫描期间输出会相应地发生变化。反之,假设在本次刷之后输入变量才发生变化,则本次扫描输出不变,而要到下一次扫描的I/O刷期间输出才会发生变化。这对于一般的开关量掌握系统来说是完全允许的,不但不会造成不利影响,反而可以增加系统的抗干扰力量。这是由于输入采样仅在输入刷阶段进展,PLC在一个工作周期的大局部时间里实际上是外设隔离的。而工业现场的干扰常常是脉冲式的、短时的,由于系统响应较慢,往往要几个扫描周期才响应一次,而屡次扫描后,因瞬间干扰而引起的误操作将会大大削减,从而提高了系统的抗干扰力量。但是对于掌握时间要求较严格、响应速度要求较快的系统,就需要细心编制程序,必要时承受一些特别功能,以削减因扫描周期造成的响应滞后等不良影响。

　　当今世界普遍关注水危机问题,其中最突出的冲突就是干旱缺水开元体育·(中国)官方网站。19世纪世界冲突的交点是煤,20世纪世界冲突的交点是石油,21世纪世界冲突的交点是水,因此,21世纪被称之为水的世纪。专家们认为,我们正进入一个的水源紧缺时代,水将成为21世纪

　　可持续进展的严峻制约因素。今年8月28日在南非约翰内斯堡进展的联合国可持续进展首脑会议上,全体与会代表全都通过将水危机列为将来10年人类面临的最严峻挑战之一。在会议上通过的宣言指出:“全球环境连续恶化。生物多样性在不断丧失,鱼类资源不断削减,荒漠化在吞噬越来越多的良田,气候变化的不利影响已显而易见,自然灾难日趋频繁,其危害日趋严峻,进展中国家越来越脆弱,空气污染、水污染和海洋污染连续夺去数百万的无辜生命”。宣言重申,我们将特别关注和优先重视威逼人类可持续进展的世界局势。联合国首脑会议宣言说明,经济可持续进展和水资源可持续利用巳成为世界各国共同承诺和行动准则。

　　20世纪80年月以来,可持续进展战略已成为各国经济社会与环境协调进展的共同准则。当今世界大多数则。当今世界大多数国家,水已变成了一种稀有和昂贵的商品。为了满足经济社会可持续进展的需求,保障水的安全供给,各国对可持续进展战略达成共识,并日益深入人心,治水思想已从“人与水抗争”转向“人与水共存”,从过去的“防范洪