现代化水产养殖环境无线自动控制系统设计(附件)【字数：10998】
本文对中国水产养殖的现状和当下存在的一些问题进行了分析和研究，展示出了现代化水产养殖环境无线自动控制系统的软件和硬件的设计思路和用于控制水产养殖工厂化的方法。本论文设计了一款可以基于PLC的池塘养殖环境的无线自动监控系统。系统使用西门子S7-200系列PLC，通过PID算法控制水产养殖环境并且把池塘环境因素数据和状态实时显示到上位机上。系统已经成功地应用，结果证明了本系统不仅操作方便,而且为用户提供了一个良好的价格性能比。本系统可以实时控制一个池塘内溶解氧、温度、pH值及水位,使他们趋于稳定。给用户提供一个可以实时监控检测水体环境的便利条件，整个系统具有显著提高生产率和节能的特点，为现代化水产养殖提供了一个实际可行的方案。关键词水产养殖；PLC；报警系统；PID控制；组态监控
目录
第一章 绪论 .1
1.1研究背景与意义. 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容 1
1.4 本章小结 2
第二章 系统总体设计方案 3
2.1系统的总体构成 3
2.2系统总体的工作流程图 4
2.3本章小结 5
第三章 系统的硬件设计 6
3.1现代化水产养殖环境无线自动控制系统功能要求 6
3.2传感器的选择和使用 6
3.3 PLC的选型 8
3.4扩展模块的使用 10
3.4.1 EM235CN模拟量输入输出模块 10
3.4.2 温度传感器PT100 13
3.4.3 温度变送器 13
3.5系统IO分配及电气原理图 14
3.6 本章小结 15
第四章 系统软件设计 16
4.1 PLC编程设计 16
4.2 PID指令向导的构建 17
4.2.1水位PID控制 18
4.2.2 PID程序 22
4.3上位机监控系统设计 24
4.3.1上位机软件选择 24
4.3.2 上位机界面的设计 25
4.3.3 上位机Web发布 31
4.4 本章小结 3 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章 绪论 .1
1.1研究背景与意义. 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容 1
1.4 本章小结 2
第二章 系统总体设计方案 3
2.1系统的总体构成 3
2.2系统总体的工作流程图 4
2.3本章小结 5
第三章 系统的硬件设计 6
3.1现代化水产养殖环境无线自动控制系统功能要求 6
3.2传感器的选择和使用 6
3.3 PLC的选型 8
3.4扩展模块的使用 10
3.4.1 EM235CN模拟量输入输出模块 10
3.4.2 温度传感器PT100 13
3.4.3 温度变送器 13
3.5系统IO分配及电气原理图 14
3.6 本章小结 15
第四章 系统软件设计 16
4.1 PLC编程设计 16
4.2 PID指令向导的构建 17
4.2.1水位PID控制 18
4.2.2 PID程序 22
4.3上位机监控系统设计 24
4.3.1上位机软件选择 24
4.3.2 上位机界面的设计 25
4.3.3 上位机Web发布 31
4.4 本章小结 3 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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2
第五章 系统调试 33
5.1调试过程. 33
5.2调试存在的问题及改进方向. 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1研究背景与意义
中国作为世界上最大的水产养殖国家之一，已经越来越趋向成为最主要的水产养殖和销售地区。随着工业化和水产养殖业的不断发展，如何把这两者结合起来实现水产养殖产量和质量的提高已经成为现代化水产养殖的重要目标[1]。在水产养殖过程中如何使用现代化控制技术把节水、节能、节约土地、高效生产这些优点有效的结合起来则是我们本课题的主要研究内容。PLC因为具有可靠性高、体积小、功能强、功耗低和编程简单等特点，已经被广泛应用于工业生产的各个领域，成为现代工业生产自动化的支柱技术之一[2]。因此，本课题采用西门子S7200系列PLC来实现控制功能并使用力控组态软件进行监控，使用Web发布功能实现远程无线自动控制和报警功能。力控组态软件应用在整个循环水产养殖过程上位机动态显示、参数设置、故障报警等功能中。实验室测试显示系统的优点包括：系统具有较高的自动化程度、体积小、交互界面友好、易于维护、运行可靠、简单易懂，具有良好的使用和推广价值。与此同时,它还可以实现对水产养殖的过程中设备运行状态的监控[3]。本系统的稳定性、准确性、高度自动化等性能满足现代化水产养殖的要求，更重要的是,它对国内外自动化水产养殖产业的发展具有很好的参考和使用价值。
1.2国内外研究现状
目前国内的水产养殖行业其水质检测部分基本上仍处于人工取样、化学分析的简单人工监测阶段。这种检测方式不仅耗时费力、精确度很低，而且需要有专业人员进行操作。除了极少数已配备水质自动检测仪的水产院校、水产研究机构和水产养殖公司，一般的养殖用户和水产商贩并没有采用，其原因多是市场上的水质监测（分析）仪器价格高昂而且很难安装和操作[4]。在目前人力相对廉价的情况下，正常不会采用这种监测仪器。但是随着水产养殖业和工业化的快速发展，市场迫切需要更加高效、便捷、卫生的养殖方式来提高产量和质量，整个水产行业经营观念在不久的将来必将发生彻底的转变，也会越来越趋向于选择先进的水质监测仪器和控制系统服务于水产养殖作业。
1.3课题研究内容
本课题是研究现代化水产养殖的无线自动控制系统，本系统通过四种传感器检测池塘水体环境因素并将测得的数据传输给PLC，然后PLC把已测数据与设定值进行比较，最终通过PID调节把各项水产环境因素调节到安全值。本系统最终的目标是改善池塘水体环境，提高水产养殖的数量和质量从而达到提高水产品产值的目的。系统具体需要实现的功能如下：
(1)监测养殖水体的环境，包括温度、液位、酸碱度、溶解氧，并对这些因素进行自动控制，然后通过力控组态软件进行上位机监控；
(2)实现24小时不断实时监测；
(3)无限远程监测，工作人员不必亲临现场就可以对养殖环境作监测；
(4)可以根据设定的时间、条件或用户指令控制输氧设备或水温调节装置；
(5)通过力控组态如Web发布功能，或通过GSM通信模块接收手机远程发送的指令，可以实现无线控制。
这里使用力控组态Web发布功能，将实时组态发布到指定网页上，监测者可以通过浏览指定网页获取池塘水体环境因素实时信息，并进行调节，这也是本系统特色之一。
1.4 本章小结
本章介绍了水产养殖的研究背景及其意义，简述了本系统的优点，讨论了当代国内外现代化水产养殖的现状，并且确定了课题研究的总体目标和研究内容。
第二章 系统总体设计方案
2.1系统总体构成
本系统基于西门子S7200 系列PLC实现了远程无线自控监控水产养殖池塘的功能，并且在本系统中使用了温度传感器、溶解氧传感器、液位传感器、酸碱度传感器把所检测到的数据进行实时反馈，并传递到PLC再利用PID调节将所有参数调节到设定的安全范围内。整个系统大体可以分为6个模块：水温监测模块、水位控制模块，溶解氧控制模块，酸碱度控制模块、上位机CPU运算模块和报警功能模块。系统总体设计方案图如下：
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