摘要現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)施，把肯定的空間與外界環(huán)境隔離開來(lái)，形成一個(gè)半封閉式系統(tǒng)，在充分利用自然環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，改善或創(chuàng)建更佳的環(huán)境氣候，為植物和動(dòng)物生長(zhǎng)供應(yīng)良好的環(huán)境條件，從而進(jìn)行更有效的生產(chǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)包括設(shè)施栽培和設(shè)施養(yǎng)殖兩個(gè)方面。設(shè)施栽培技術(shù)中，微噴灌技術(shù)使施肥有更先進(jìn)的方法，即水肥技術(shù)。水肥技術(shù)就是將作物所需的養(yǎng)分溶于水，形成高濃度的養(yǎng)分液母液，再在作物須要施肥時(shí)，將養(yǎng)分液母液與水混合成肯定濃度的養(yǎng)分液，通過(guò)微灌系統(tǒng)供應(yīng)應(yīng)作物，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響，因此，養(yǎng)分液混合技術(shù)己經(jīng)成為澆灌自動(dòng)限制中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。澆灌自動(dòng)限制模式與人工限制方式相比，具有節(jié)約水、肥、能量、殺蟲劑、人工等優(yōu)點(diǎn)，并可基本消退在澆灌過(guò)程中人為因素造成的不利影響，提高操作的精確性，有利于澆灌過(guò)程的科學(xué)管理和先進(jìn)澆灌技術(shù)的推廣。同時(shí)通過(guò)澆灌限制系統(tǒng)適時(shí)、適量的澆水，提高作物產(chǎn)量，有利于我國(guó)廣闊農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)，對(duì)環(huán)境愛護(hù)也起到肯定的作用。本文從現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展須要著手，介紹了自動(dòng)澆灌限制系統(tǒng)的構(gòu)成，具體的介紹自動(dòng)澆灌限制中養(yǎng)分液配置這一關(guān)鍵性技術(shù)的解決方法。結(jié)合當(dāng)前這個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際，提出了利用模糊限制邏輯解決養(yǎng)分液的在線配置問題。具體的介紹了養(yǎng)分液配置中模糊限制器的構(gòu)成，并構(gòu)造簡(jiǎn)潔的試驗(yàn)驗(yàn)證模糊限制器的合理性及模糊限制器采樣時(shí)間的設(shè)計(jì)問題。利用PLC這一先進(jìn)的工業(yè)限制設(shè)備來(lái)限制農(nóng)業(yè)設(shè)備，更加體現(xiàn)了PLC可以適應(yīng)惡劣環(huán)境這一重大特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：施肥澆灌；模糊限制；PLCAbstractEstablishmentAgricultureisusingsomeequipmenttoencloseaninterspace,formingasemi-closesystem.Thesystemprovideswithmorefeasibleclimatecondition,whichacceleratingplantoranimalsgrowthandsothatoutputenhanced.EstablishmentAgricultureconsistsoftwoparts.Oneisestablishedplanting,theotherisestablishedbreeding.Inthefieldofestablishedplanting,micro-spraytechnologymakesapromotiontofertilizationmethods,so-calledfluidfertilizingtechnology.Thiskindtechnologydissolvesthenutrientplantneededintowaterandgetsoriginalliquid.Whenfertilizingplant,weonlyneedtoadjustthicknesswithwaterandfertilizebymicro-spray.Thesemustbehelpfultoplantgrowth,sogettingmixtureiskeyofthemicro-sprayautocontrol.Comparingautocontrolmodelwithmanualwork,therearemanyadvantages,suchassavewater,fertilizer,energy,pesticide,physicalforceandsoon.Inaddition,autocontrolmodelcanavoiddisbennifitinfectionbyhumanfactors,improveoperateveracity.Moreover，themodelisgoodforscientificmanagementandadvancetechnicspread.Thispaperembarksfromdevelopmentofmodernestablishmentagricultureintroducingdetailedlyaboutthemixturetechnologyintheautocontrolspraysystem.Consideringthefactofthisfield,IputforwardutilizeingFuzzycontroltosolutemixtureonline.ParticularlyintroducethecomprisingofFuzzycontroller,anddesignexperimenttoprovecontrollerrationalityandgetreasonablesampletime.Fromthedevelopmentofmodernagriculturalfacilities,introducedtocontrolsystemofautomaticirrigation,detailedintroducesautomaticirrigationcontrolofthekeytechnologyconfigurationnutrientsolution.Combiningthecurrentfield,putsforwardthepracticalfuzzycontrollogictosolveproblemofonline.Detailedintroducesthenutrientallocationoffuzzycontrollerwithsimplestructure,andtheexperimentalresultsverifytherationalityofthefuzzycontrollerandthefuzzycontrollerdesignproblemofsamplingtime.UsingtheadvancedPLCtocontroltheindustrialcontrolequipmentofagriculturalequipment,manifestedthePLCcanadapttobadenvironmentthisimportantcharacteristics.Keywords：Fertilizespray；Fuzzycontrol；PLC目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論 11.1現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)和施肥澆灌技術(shù)介紹 11.2施肥澆灌系統(tǒng)方案概述 21.3設(shè)計(jì)目的 31.4課題探討的主要內(nèi)容 4第2章施肥澆灌限制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 52.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 52.2系統(tǒng)硬件的選擇 92.3PLC的I/O安排 132.4硬件接線圖 142.5PLC程序流程圖 162.6本章小結(jié) 17第3章養(yǎng)分液混合模糊限制器 183.1模糊限制系統(tǒng)概述 183.2模糊限制基本原理 193.3養(yǎng)分液在線混合限制原理與特點(diǎn) 193.4養(yǎng)分液混合模糊限制器實(shí)現(xiàn) 213.5本章小結(jié) 25第4章施肥澆灌限制系統(tǒng)中模糊限制實(shí)現(xiàn) 264.1模糊限制流程圖 264.2模糊限制周期選擇 274.2模糊限制的實(shí)現(xiàn) 284.3本章小結(jié) 29結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 32附錄1 33第1章緒論近幾年來(lái)，隨著水資源的日趨驚慌，世界各國(guó)都在主動(dòng)探究行之有效的節(jié)水途徑和措施。噴灌和微灌技術(shù)就是為了解決水資源不足，提高澆灌效率而發(fā)展起來(lái)的澆灌技術(shù)之一?，F(xiàn)代設(shè)施栽培中的澆灌技術(shù)是以微澆灌技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。從1860年起先，很多國(guó)家就運(yùn)用排水瓦管，帶微孔的陶管，以及多孔的帆布管等各種各樣的穿孔管系統(tǒng)，利用地下水位的變更，以及依據(jù)土壤水分的張力確定管道中流到土壤里的水量進(jìn)行澆灌。荷蘭、英國(guó)首先應(yīng)用這種澆灌方法澆灌溫室中的花卉和蔬菜。其次次世界大戰(zhàn)后，隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種塑料管相繼出現(xiàn)。由于它簡(jiǎn)潔穿孔和連接，且價(jià)格低廉，使?jié)补嘞到y(tǒng)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了其次次突破，這也是目前廣泛采納的澆灌模式。近十年來(lái)，微灌作為新興的澆灌技術(shù)在世界各地得到了較快的發(fā)展。依據(jù)國(guó)際排灌委會(huì)的微灌工作組所做的第三次調(diào)查，1911年世界微灌面積為1，768，987公頃（約合2，650萬(wàn)畝），比五年前增長(zhǎng)了63%。盡管至今微灌技術(shù)在世界總澆灌面積的比重很小，不到0.8%，但其增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于其他澆灌方法。同時(shí)不同于傳統(tǒng)的澆灌方法的采納，給作物的施肥技術(shù)帶來(lái)了極大的變更，它導(dǎo)致了一個(gè)全新的概念—水肥澆灌的興起。采納滴灌系統(tǒng)進(jìn)行施肥，可以干脆接觸植物的根部，避開奢侈且高效，這是一般方法所不具備的。在微觀技術(shù)發(fā)展快的國(guó)家，自動(dòng)施肥系統(tǒng)的應(yīng)用已特別廣泛。系統(tǒng)施肥器（用于養(yǎng)分與水混合）受計(jì)算機(jī)或小型限制器限制，已實(shí)現(xiàn)精確施肥。在澆灌設(shè)施發(fā)展的同時(shí)，自動(dòng)澆灌限制系統(tǒng)以及相應(yīng)的理論探討也得到了高度重視。現(xiàn)在國(guó)外的現(xiàn)代微灌系統(tǒng)都已經(jīng)普遍采納計(jì)算機(jī)限制。利用埋在地下的濕度傳感器，可以傳回有關(guān)土壤濕度的信息。還有的傳感系統(tǒng)能通過(guò)檢測(cè)植物的莖和果實(shí)的直徑變更，來(lái)確定對(duì)植物的澆灌間隔。在溫室等設(shè)施內(nèi)較多運(yùn)用小型澆灌限制器，這種設(shè)備通常能限制兒路或十幾路電磁閥，內(nèi)有若干種澆灌管理程序，澆水時(shí)間可按日期設(shè)定每次每路澆灌水起始時(shí)間，操作便于小規(guī)模經(jīng)營(yíng)，計(jì)算機(jī)化操作運(yùn)行精密、牢靠、節(jié)約人力。【1】1.1現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)和施肥澆灌技術(shù)介紹計(jì)算機(jī)在我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用起步較晚，80年頭初起先出現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)分液、溫度、光照、C02施肥等進(jìn)行綜合限制方面做了一些探討。但在養(yǎng)分液自動(dòng)混合及施肥限制方面還屬引進(jìn)汲取階段。近期，國(guó)家高度重視信息產(chǎn)業(yè)化工程的發(fā)展，在“九五”國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程下廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程中，設(shè)置了計(jì)算機(jī)環(huán)境調(diào)控專題，以提高白主開發(fā)實(shí)力。我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展，在總體上正從消化汲取、簡(jiǎn)潔應(yīng)用階段向好用化、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。盡管設(shè)施栽培澆灌技術(shù)近十幾年來(lái)在我國(guó)得到了較快的發(fā)展，但是綜合環(huán)境限制水平還很低，自動(dòng)澆灌及施肥限制技術(shù)的發(fā)展目前還只限于引進(jìn)汲取階段，而且澆灌限制和養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制技術(shù)還沒有具體的實(shí)現(xiàn)實(shí)例。目前，我國(guó)的設(shè)施栽培在自動(dòng)澆灌系統(tǒng)方面相對(duì)于先進(jìn)國(guó)家所存在的差距是還不能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制。養(yǎng)分液混合還停留在運(yùn)用施肥器完成液體肥和水的混合，然后通過(guò)管網(wǎng)送到作物四周的階段。我國(guó)溫室大棚澆灌大部分都沒有運(yùn)用施肥器，即使運(yùn)用，也只用一種壓力式的施肥罐，施肥量很不勻稱。雖然，近幾年有些廠家也生產(chǎn)了文丘里式、射流式施肥器，但均沒有形成生產(chǎn)實(shí)力，造成市場(chǎng)上沒有選擇施肥器的余地，因而影響了施肥器的正常應(yīng)用。自動(dòng)澆灌限制系統(tǒng)，除個(gè)別引進(jìn)國(guó)外成套設(shè)備以外，國(guó)內(nèi)還沒有成型的產(chǎn)品，生產(chǎn)中運(yùn)用的基本上還是缺少操作閥門的設(shè)備。不論澆灌還是施肥還停留在單個(gè)因子的調(diào)整上，不能實(shí)現(xiàn)與溫室綜合環(huán)境限制中的其他環(huán)境因子的綜合限制。不能實(shí)現(xiàn)澆灌專家系統(tǒng)。澆灌限制主要還是依照人的閱歷去進(jìn)行，與技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家還有差距。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，開發(fā)成套、適用、牢靠、先進(jìn)的自動(dòng)澆灌系統(tǒng)是我國(guó)今后設(shè)施栽培節(jié)水澆灌設(shè)備發(fā)展的主要方向。在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理澆灌技術(shù)的關(guān)鍵是限制灌水的勻稱度，以適量的水進(jìn)行適時(shí)澆灌，既能滿足作物對(duì)水的須要，又不至于造成溫室土壤含水量過(guò)多和空氣濕度過(guò)大，引起作物發(fā)生各種霉病，這也是發(fā)呈現(xiàn)代溫室大棚水澆灌技術(shù)追求的目標(biāo)，必需深化探討作物生長(zhǎng)過(guò)程的需水信息和環(huán)境因素，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)限制灌水時(shí)間和灌水量，達(dá)到適時(shí)、適量、按需灌水，依據(jù)作物生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)水、肥、藥、環(huán)境等的須要，開發(fā)適合不同溫室大棚作物須要的設(shè)備，以滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用的溫室澆灌關(guān)鍵設(shè)備，基本上都是引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品，而且需求量呈上升趨勢(shì)。引進(jìn)的設(shè)備價(jià)格昂貴，有些產(chǎn)品也不適合我們的國(guó)情。按我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，大規(guī)模的進(jìn)口溫室發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并非良策，當(dāng)務(wù)之急是汲取國(guó)外同類型溫室成套設(shè)備的開發(fā)和研制，替代進(jìn)口產(chǎn)品，是我們今后重要而緊迫的任務(wù)。1.2施肥澆灌系統(tǒng)方案概述設(shè)施栽培技術(shù)中的施肥澆灌系統(tǒng)一般主要包括四部分：水源、中心限制組件、管網(wǎng)系統(tǒng)和灌水器。其中中心限制組件包括水泵、過(guò)濾器、澆灌泵、壓力和流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、壓力愛護(hù)裝置、施肥設(shè)備和自動(dòng)化限制設(shè)備。管網(wǎng)系統(tǒng)包括各級(jí)主支管道，各種口徑的管道限制閥門，排污設(shè)備，田間樞紐，毛管等。灌水器即微灌頭和滴灌管等。本課題探討主要設(shè)計(jì)中心限制組件部分，集中于利用計(jì)算機(jī)及自動(dòng)限制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌、自動(dòng)養(yǎng)分液混合及施肥。在國(guó)外已經(jīng)成熟的澆灌產(chǎn)品中，自動(dòng)澆灌系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案有多種。它們的主要組成部分大致相同，主要有限制器、水泵、澆灌網(wǎng)管、過(guò)濾器、養(yǎng)分液混合裝置、各種傳感器、澆灌電磁閥及其他監(jiān)控水路壓力及流量的裝置等。而在實(shí)現(xiàn)澆灌自動(dòng)限制養(yǎng)分液白動(dòng)混合的方案上各有特色。系統(tǒng)吸肥方式有泵注方式、文莊里式、壓差式、水驅(qū)動(dòng)混合注入式等。白動(dòng)澆灌系統(tǒng)產(chǎn)品一般采納上述某種吸肥方式吸肥，養(yǎng)分液與水在混合罐中混合，再由施肥泵將混合后的養(yǎng)分液注入澆灌主管，檢測(cè)主管澆灌水流中養(yǎng)分液濃度作為限制器反饋值的方法，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液在線混合限制。養(yǎng)分液濃度限制一般采納檢測(cè)并限制養(yǎng)分液電導(dǎo)率(EC)值、酸堿度(PH)值的方法。限制方法上多運(yùn)用閾值限制，模糊邏輯限制應(yīng)用也較多。本探討依據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用須要，結(jié)合先進(jìn)的微灌技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在設(shè)施栽培中，依據(jù)用戶設(shè)置的澆灌與施肥方案，自動(dòng)澆灌與施肥，以及依據(jù)不同作物的不同須要，實(shí)現(xiàn)不同濃度養(yǎng)分液的在線自動(dòng)混合限制。系統(tǒng)采納PLC(可編程序限制器)作為主限制器，通過(guò)限制澆灌用電磁閥的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)白動(dòng)澆灌。養(yǎng)分液的混合在混合罐中進(jìn)行，選用文丘里管吸肥，通過(guò)檢測(cè)混合后主管中澆灌水的養(yǎng)分液濃度作為反饋，限制養(yǎng)分液母液注入管路電磁閥的開啟與關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液濃度在線混合，自動(dòng)限制，由于養(yǎng)分液混合系統(tǒng)的大延遲、不確定因素多及傳遞函數(shù)難以確定的特點(diǎn)。采納模糊限制實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液自動(dòng)混合。本系統(tǒng)適于在大面積設(shè)施栽培中，尤其是有各種作物生長(zhǎng)的現(xiàn)代溫室中運(yùn)用。系統(tǒng)性能牢靠，易于安裝,維護(hù),操作便利，快捷,同時(shí)構(gòu)成簡(jiǎn)潔，設(shè)計(jì)合理，價(jià)格低廉。【2】1.3設(shè)計(jì)目的當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，新技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，這促使了現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，目前，設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)施，把肯定的空間與外界環(huán)境隔離開來(lái)，形成一個(gè)半封閉式系統(tǒng)，在充分利用自然環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，改善或創(chuàng)建更佳的環(huán)境氣候，為植物和動(dòng)物生長(zhǎng)供應(yīng)良好的環(huán)境條件，從而進(jìn)行更有效的生產(chǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)包括設(shè)施栽培和設(shè)施養(yǎng)殖兩個(gè)方面。設(shè)施栽培技術(shù)中，微噴灌技術(shù)使施肥有更先進(jìn)的方法，即水肥技術(shù)。水肥技術(shù)就是將作物所需的養(yǎng)分溶于水，形成高濃度的養(yǎng)分液母液，再在作物須要施肥時(shí)，將養(yǎng)分液母液與水混合成肯定濃度的養(yǎng)分液，通過(guò)微灌系統(tǒng)供應(yīng)應(yīng)作物，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響，因此，養(yǎng)分液混合技術(shù)己經(jīng)成為澆灌自動(dòng)限制中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。澆灌自動(dòng)限制模式與人工限制方式相比，具有節(jié)約水、肥、能量、殺蟲劑、人工等優(yōu)點(diǎn)，并可基本消退在澆灌過(guò)程中人為因素造成的不利影響，提高操作的精確性，有利于澆灌過(guò)程的科學(xué)管理和先進(jìn)澆灌技術(shù)的推廣。同時(shí)通過(guò)澆灌限制系統(tǒng)適時(shí)、適量的澆水，提高作物產(chǎn)量，有利于我國(guó)廣闊農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)，對(duì)環(huán)境愛護(hù)也起到肯定的作用。本課題的探討目的是針對(duì)我國(guó)澆灌系統(tǒng)自動(dòng)化程度低的問題。介紹了自動(dòng)澆灌限制系統(tǒng)的構(gòu)成，具體的介紹自動(dòng)澆灌限制中養(yǎng)分液配置這一關(guān)鍵性技術(shù)的解決方法。結(jié)合當(dāng)前這個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際，提出了利用模糊限制邏輯解決養(yǎng)分液的在線配置問題。具體的介紹了養(yǎng)分液配置中模糊限制器的構(gòu)成，并利用PLC這一先進(jìn)的工業(yè)限制設(shè)備來(lái)限制農(nóng)業(yè)設(shè)備，更加體現(xiàn)了PLC可以適應(yīng)惡劣環(huán)境這一重大特點(diǎn)?！?】1.4課題探討的主要內(nèi)容在設(shè)施栽培中，依據(jù)用戶設(shè)置的澆灌與施肥方案，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌與施肥，或依據(jù)不同作物的不同須要，實(shí)現(xiàn)不同養(yǎng)分液在線的自動(dòng)混合限制，并應(yīng)用plc做主限制器，通過(guò)限制澆灌用電磁閥的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌。養(yǎng)分液的混合在混合罐中進(jìn)行，選用文丘里管吸肥，通過(guò)檢測(cè)混合后主管中澆灌水的養(yǎng)分液濃度作為反饋，限制養(yǎng)分液母液注入管路電磁閥的開啟與關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液濃度在線混合，自動(dòng)限制，由于養(yǎng)分液混合系統(tǒng)的大延遲、不確定因素多及傳遞函數(shù)難以確定的特點(diǎn)。采納模糊限制實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液自動(dòng)混合。第2章施肥澆灌限制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)中，由于微灌技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，可以不再采納傳統(tǒng)的施肥方法向作物供應(yīng)生長(zhǎng)發(fā)育所須要的養(yǎng)分，而是可以采納水肥微灌技術(shù)干脆將養(yǎng)分液通過(guò)澆灌水供應(yīng)應(yīng)作物，這種方法能夠更高效、科學(xué)的進(jìn)行施肥。借助于這種方法，栽種者可以依據(jù)不同作物的不同生育階段的養(yǎng)分須要，以及依據(jù)不同氣候、水質(zhì)等條件，配制各種養(yǎng)料成分與濃度的養(yǎng)分液，更有效的培育作物。水肥澆灌是將要施加的養(yǎng)分，如氮、磷、鎂和其他微量元素，溶于水，形成高濃度的養(yǎng)分液母液，在須要施加養(yǎng)分液時(shí)，便將養(yǎng)分液混合到澆灌水中，再配以防止養(yǎng)分液堿性過(guò)高而添加的酸液，形成肯定濃度的養(yǎng)分液，通過(guò)微灌系統(tǒng)管網(wǎng)輸送給作物，實(shí)現(xiàn)施肥。因此，現(xiàn)代澆灌系統(tǒng)還包括養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在澆灌的同時(shí)完成施肥任務(wù)。由于微灌系統(tǒng)借助于不同孔徑的滴頭實(shí)現(xiàn)澆灌，所以自動(dòng)澆灌系統(tǒng)還必需配以過(guò)濾設(shè)備，以保證澆灌水清潔而不會(huì)堵塞微灌系統(tǒng)。同時(shí)，為了保證系統(tǒng)管路壓力和流量的穩(wěn)定，還必需保證管路系統(tǒng)水的流量的穩(wěn)定。為了使得肥料能夠按肯定的比例被吸入水路，還須要肯定的施肥設(shè)備與其配套運(yùn)用。管路在須要的時(shí)候投入工作，系統(tǒng)還須要一些配套的電磁閥。為實(shí)現(xiàn)綜合環(huán)境限制的目標(biāo)，自動(dòng)澆灌系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)有限制其他環(huán)境因子的實(shí)力，如溫度，CO2，濃度、空氣濕度等，本課題主要完成對(duì)澆灌及養(yǎng)分液濃度的自動(dòng)限制，暫不涉及綜合環(huán)境限制。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)澆灌限制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-1所示：由自動(dòng)澆灌限制和養(yǎng)分液混合限制兩部分組成。澆灌限制由主水泵，穩(wěn)壓閥，PLC，過(guò)濾器，各澆灌區(qū)域管網(wǎng)、澆灌電磁閥等構(gòu)成。養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)由PLC混合罐，各個(gè)肥料罐，酸液罐，施(吸)肥器、限制添加養(yǎng)分液母液和酸液的電磁閥，施肥泵，電導(dǎo)率傳感器等構(gòu)成。澆灌水首先要經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的過(guò)濾，才能輸送到澆灌區(qū)域。過(guò)濾器工作時(shí)間累計(jì)到了肯定時(shí)間或過(guò)濾器的壓差傳感器檢測(cè)到過(guò)濾器出入口壓差達(dá)到肯定值時(shí)，要對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗，以保證系統(tǒng)過(guò)濾效果。澆灌系統(tǒng)工作時(shí)主水泵打開，穩(wěn)壓閥使主澆灌管道中的水流保持穩(wěn)定的水壓。在每個(gè)澆灌支路上裝有一對(duì)電磁閥，當(dāng)某種作物須要澆灌時(shí)，只要限制中心輸出限制指令，打開該作物的澆灌支路上的電磁閥，澆灌水就可以輸送到該澆灌區(qū)域，通過(guò)灌水器(如微噴頭、滴灌器等)完成作物的澆灌。而某一時(shí)刻，某一澆灌區(qū)域是否實(shí)施澆灌，則由系統(tǒng)限制中心依據(jù)操作者所設(shè)定的澆灌程序來(lái)確定。圖2-1自動(dòng)澆灌系統(tǒng)的構(gòu)成限制養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)完成養(yǎng)分液在線自動(dòng)混合限制功能。施肥過(guò)程是與澆灌過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的，用戶可以設(shè)定澆灌方式及澆灌時(shí)間，則在設(shè)置下啟動(dòng)養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)，并將混合后的養(yǎng)分液隨澆灌水一起輸送到澆灌區(qū)域。養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)啟動(dòng)后，來(lái)自主管道的澆灌水注入到混合灌中，同時(shí)打開肥料注入通道的電磁閥，使所需肥料和酸液在施肥器的作用下注入到混合罐中。EC,PH傳感器是限制系統(tǒng)的檢測(cè)元件，在養(yǎng)分液混合中，標(biāo)記養(yǎng)分液濃度的指標(biāo)是混合后養(yǎng)分液的電導(dǎo)率(EC值)和酸堿度(PH值)。所以養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)的目標(biāo)就是按系統(tǒng)養(yǎng)分濃度設(shè)定值，實(shí)時(shí)限制混合后養(yǎng)分液的電導(dǎo)率(EC值)和酸堿度(PH值)。系統(tǒng)工作時(shí)依據(jù)電導(dǎo)率(EC值)和酸堿度(PH值)傳感器采樣值，由程序給出肥料與酸液電磁閥的開啟或關(guān)閉的限制指令，使混合后養(yǎng)分的電導(dǎo)率(EC值)和酸堿度(PH值)穩(wěn)定在設(shè)定值上。整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及限制均由PLC(可編程序限制器)來(lái)完成，包括澆灌與養(yǎng)分液的在線混合，過(guò)濾與反沖洗以及系統(tǒng)的模糊限制等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求(1)系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)啟動(dòng)后，自動(dòng)運(yùn)行，按澆灌程序自動(dòng)澆灌。如變更澆灌程序，只需在限制面板上通過(guò)撥碼開關(guān)變更程序編號(hào)即可。依據(jù)用戶的澆灌要求：通過(guò)限制面板的撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)20路澆灌電磁閥的選擇澆灌限制。養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制：系統(tǒng)依據(jù)養(yǎng)分液濃度指標(biāo)溶液電導(dǎo)率與酸堿的設(shè)定值，在線自動(dòng)混合養(yǎng)分液。過(guò)濾器過(guò)濾與反沖洗限制：依據(jù)檢測(cè)到的過(guò)濾器出入口壓差值限制反沖洗操作。實(shí)時(shí)報(bào)警功能：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異樣，馬上報(bào)警，停止運(yùn)行各種澆灌動(dòng)作，等待操作者處理。澆灌程序就是用戶依據(jù)作物生長(zhǎng)的須要設(shè)置的澆灌與施肥方案。系統(tǒng)允許用戶同時(shí)設(shè)置多個(gè)澆灌程序，每個(gè)澆灌程序包括程序啟動(dòng)方式，運(yùn)行時(shí)間與間隔，澆灌程序采納的養(yǎng)分液配方料種類與養(yǎng)分液濃度等等)。這些設(shè)置事實(shí)上確定了某種作物的澆灌方案。系統(tǒng)依據(jù)澆灌程序設(shè)置，自動(dòng)、有序地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌與施肥，完成每個(gè)用戶澆灌程序。系統(tǒng)可以對(duì)各種異樣狀況報(bào)警，如養(yǎng)分液濃度異樣，混合罐水位異樣等，避開系統(tǒng)故障及澆灌無(wú)誤。(2)系統(tǒng)性能要求為保證自動(dòng)澆灌系統(tǒng)能在各種可能的環(huán)境下工作，系統(tǒng)應(yīng)具有在各種可能的外部環(huán)境下都能正常上作的實(shí)力。如溫度(-10～70)，濕度等。系統(tǒng)的平安性：要保證重要數(shù)據(jù)(如系統(tǒng)設(shè)置，澆灌程序設(shè)置、歷史澆灌信息、時(shí)鐘信息等)不因電源電壓下降、掉電等緣由而丟失。系統(tǒng)的牢靠性：盡量降低人為因素導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作，或澆灌失誤。如在用戶進(jìn)行系統(tǒng)與澆灌程序設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)設(shè)定值不合理。同時(shí)，系統(tǒng)因非人為緣由而工作異樣時(shí)，大部分狀況下應(yīng)能自動(dòng)訂正或發(fā)出警告。系統(tǒng)抗干擾實(shí)力：限制系統(tǒng)應(yīng)滿足電磁兼容性能要求，既要考慮供電電源的電壓波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)工作的影響，又要考慮電源和數(shù)字電路對(duì)模擬輸入的影響。為滿足限制系統(tǒng)性能，系統(tǒng)采樣值要滿足精度要求。主要是指?jìng)鞲衅鲗⒎请娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成電類信號(hào)時(shí)的轉(zhuǎn)換誤差和非線性失真、模擬通道的電壓降，放大器放大精度及非線性失真、A/D轉(zhuǎn)換精度和辨別率，微處理器的運(yùn)算精度等。同時(shí)系統(tǒng)要滿足實(shí)時(shí)性要求，主要考慮響應(yīng)時(shí)間、采樣間隔、每個(gè)有效數(shù)據(jù)的采樣次數(shù)、A/D的轉(zhuǎn)換速度、限制算法的運(yùn)算時(shí)間等。系統(tǒng)應(yīng)具有進(jìn)一步的擴(kuò)展空間，如澆灌閥數(shù)量的增加(即澆灌區(qū)域的擴(kuò)展)，須要限制的環(huán)境因子的增加等。在滿足要求的基礎(chǔ)上，還要考慮系統(tǒng)的成本和性價(jià)比。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)易于調(diào)試，便于系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及進(jìn)一步增加功能。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)依據(jù)系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)實(shí)行PLC作為限制中心，通過(guò)限制面板上的限制開關(guān)實(shí)現(xiàn)澆灌的開關(guān)量限制，通過(guò)柜面的撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)限制方案的選擇即澆灌程序的選擇，借助于PLC的編程軟件，實(shí)現(xiàn)澆灌程序的修改操作。由于該系統(tǒng)較多的運(yùn)用在農(nóng)田及溫室中，所以系統(tǒng)一經(jīng)試驗(yàn)勝利投入運(yùn)用，即只供應(yīng)運(yùn)用時(shí)的功能選擇，不供應(yīng)上位機(jī)的適時(shí)監(jiān)控等操作。但須要程序員修改澆灌程序時(shí)可以便利的通過(guò)PC機(jī)進(jìn)行修改。系統(tǒng)包括自動(dòng)澆灌與自動(dòng)養(yǎng)分液自動(dòng)混合兩部分。這兩部分的限制都由PLC進(jìn)行限制。限制柜由按鈕開關(guān)，PLC,A/D模塊，各個(gè)電磁閥、水泵的驅(qū)動(dòng)電路以及相應(yīng)的指示等所組成。自動(dòng)澆灌限制部分要限制的部件有:主水泵的開關(guān)，澆灌電磁閥的開關(guān)，過(guò)濾器的反沖洗開關(guān)等。在系統(tǒng)須要澆灌時(shí)，PLC向水泵發(fā)送打開指令，澆灌結(jié)束時(shí)，發(fā)送關(guān)閉指令。過(guò)濾器選用疊片式過(guò)濾器，系統(tǒng)可以有多個(gè)過(guò)濾器工作，工作方式由用戶設(shè)定。過(guò)濾器的反沖洗，可以定時(shí)清洗，也可以依據(jù)安裝在過(guò)濾器上的壓差傳感器的檢測(cè)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)執(zhí)行沖洗。依據(jù)本系統(tǒng)的限制要求，壓差傳感器可以采納輸出開關(guān)量的壓差傳感器。系統(tǒng)依據(jù)檢測(cè)到的壓差值限制反沖洗的起動(dòng)與停止。養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制系統(tǒng)工作時(shí)，施肥加壓泵打開，依據(jù)混合罐水位，限制注水閥開關(guān)，使混合罐中的水流通起來(lái)。同時(shí)依據(jù)EC,PH傳感器的采樣信息，由限制算法得到限制指令，該指令限制肥料與酸液電磁閥的開關(guān)，完成養(yǎng)分液的混合工作。依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，EC、PH這兩種傳感器要實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)以滿足養(yǎng)分液在線混合的須要。同時(shí)，為滿足限制系統(tǒng)的性能要求，傳感器的反應(yīng)時(shí)間要快。選用上海雷磁儀器廠的DDD-32D型電導(dǎo)率儀。該電導(dǎo)率傳感器配有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能;測(cè)量上限為lO4us/cm滿足系統(tǒng)要求;輸出信號(hào)為O-l0mA，滿足A/D模塊的輸入信號(hào)要求。同時(shí)傳感器反應(yīng)時(shí)間也滿足限制要求。酸堿度傳感器同樣滿足這些要求。電磁閥選用溝通24V開關(guān)閥，成本低且性能牢靠，易于限制。肥料進(jìn)入混合罐的方法國(guó)內(nèi)外有多種，主要有泵注方式、文丘里式、壓差式、水驅(qū)動(dòng)混合注入式等，綜合考慮各種方法，本系統(tǒng)選用文丘里管作為吸肥器。該裝置簡(jiǎn)便牢靠，易于維護(hù)，便于限制。電氣框圖如下圖2-2所示：圖2-2自動(dòng)澆灌系統(tǒng)電氣框圖RS232接口就是串口，電腦機(jī)箱后方的9芯插座。計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采納串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有運(yùn)用線路少、成本低，特殊是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避開了多條線路特性的不一樣而被廣泛采納。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采納一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以便利地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。本設(shè)計(jì)采納的RS-232在PLC的外部。2.2系統(tǒng)硬件的選擇2.2.1PLC簡(jiǎn)介20世紀(jì)60年頭，人們?cè)噲D用小型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)限制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器限制，但因價(jià)格昂貴，輸入輸出電路不匹配、編程困難等緣由，而沒能得到推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)60年頭末，美國(guó)通用汽車公司(GM)為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的須要，提出須要有這樣一種設(shè)備，即：(1)它的繼電限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，更改簡(jiǎn)潔，接線簡(jiǎn)潔，成本低。(2)它能把計(jì)算機(jī)的很多功能和繼電限制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，但編程又比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)潔易學(xué)，操作便利。(3)系統(tǒng)通用性強(qiáng)。PLC采納典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括CPU,RAM,ROM和輸入輸出接口電路。其內(nèi)部采納總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。假如把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量到輸出變量組成。外部的各種開關(guān)信號(hào)，模擬量信號(hào)以及傳感器檢測(cè)到的各種信號(hào)均作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算處理后送到輸出端子，它們是PLC的輸出變量。由這些輸出變量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種限制。所以可以把PLC看作一個(gè)中間處理器或變換器，它在程序的監(jiān)控下，實(shí)現(xiàn)輸入變量到輸出變量的轉(zhuǎn)換。為保證PLC能在惡劣環(huán)境下牢靠的運(yùn)行，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)行了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施，主要有以幾個(gè)方面：(1)隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入輸出接口電路一般采納光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào)。(2)濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。在PLC的電源電路和輸入，輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用于對(duì)高頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效抑制。(3)對(duì)PLC的內(nèi)部電源實(shí)行屏蔽、穩(wěn)壓、愛護(hù)措施，以削減外界干擾，保證供電質(zhì)量。(4)內(nèi)部設(shè)置連鎖，環(huán)境檢測(cè)及診斷、看門狗電路等。(5)利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測(cè)，并實(shí)行信息愛護(hù)和復(fù)原措施。(6)對(duì)應(yīng)用程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失(7)采納密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。(8)采納循環(huán)掃描的工作方式，提高抗干擾實(shí)力。2.2.2PLC主機(jī)機(jī)型的選擇一、系統(tǒng)選擇PLC的要求1、體積小。本系統(tǒng)要求做出一個(gè)小型的限制柜限制澆灌設(shè)各，應(yīng)用于限制現(xiàn)場(chǎng)，所以在PLC的選擇上肯定要兼顧體積小的因素。2、功能強(qiáng)大。本系統(tǒng)要求所選用的PLC應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)增加擴(kuò)展模塊的功能。并且不僅有數(shù)字量的擴(kuò)展還有模擬量的擴(kuò)展。所以選擇時(shí)要留意能否增加擴(kuò)展模塊，以及擴(kuò)展模塊的數(shù)量問題。3、牢靠性高。本系統(tǒng)要求能適應(yīng)惡劣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，雖然沒有很多的脈沖干擾，但溫度和濕度環(huán)境很差。4、編程及設(shè)定參數(shù)簡(jiǎn)潔便利。本系統(tǒng)的運(yùn)用對(duì)象為農(nóng)夫，所以就設(shè)置時(shí)就要考慮農(nóng)夫的素養(yǎng)及技術(shù)嫻熟程度，所以選擇的PLC應(yīng)能夠有很好的人機(jī)接口方式。5、應(yīng)具有通訊接口。由于本系統(tǒng)可能要常常依據(jù)澆灌的須要更改澆灌程序，所以須要PLC具有很好的編程環(huán)境，所以在選擇PLC時(shí)要求既能夠運(yùn)用簡(jiǎn)易的編程器編程，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)能夠滿足運(yùn)用PC及編程，同時(shí)通訊口的存在又可以供開發(fā)人員開發(fā)上位機(jī)的相關(guān)產(chǎn)品，如監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等。繼電器輸出。本系統(tǒng)由于干脆驅(qū)動(dòng)電磁閥，所以可以干脆選用繼電器輸出出的PLC。二、主機(jī)機(jī)型的選擇PLC澆灌限制系統(tǒng)的主要功能是:自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，PLC的A/D模塊執(zhí)行對(duì)各個(gè)傳感器的采樣功能，并依據(jù)各個(gè)采樣值通過(guò)相應(yīng)的限制算法，分別限制各個(gè)執(zhí)行元件。為了提高轉(zhuǎn)換精度，我們應(yīng)選擇轉(zhuǎn)換精度較高的A/D模塊。本系統(tǒng)的限制對(duì)象大多是電磁閥等開關(guān)量負(fù)載，并且對(duì)輸出的響應(yīng)時(shí)間沒有特殊嚴(yán)格的要求，所以我們選擇繼電器輸出型的PLC，它們可以干脆去驅(qū)動(dòng)這些負(fù)載，而不須要增加中間繼電器去轉(zhuǎn)換線路。本系統(tǒng)的輸入信號(hào)，除了配料所用的EC及PH傳感器須要作為模擬量輸入PLC外，其他的信號(hào)如壓差信號(hào)，液位信號(hào)都可以通過(guò)有觸點(diǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)開關(guān)量限制。所以本系統(tǒng)須要的A/D模塊有限，開關(guān)量信號(hào)也不多。由于PLC在輸入處理上采納嚴(yán)格的光電偶合輸入，大大的增加了限制牢靠性。綜合以上緣由，我們采納三菱系列的PLC。具體型號(hào)及技術(shù)參數(shù)如下:PLCFX-48MR-00124入24出PLC輸入/輸出主要由以下幾部分組成：輸入部分：輸出部分：系統(tǒng)啟動(dòng)總開關(guān)注水電磁閥系統(tǒng)停止總開關(guān)施肥加壓泵混合罐水位開關(guān)肥料電磁閥EC,PH傳感器酸液電磁閥過(guò)濾器壓差傳感器主水泵三、主機(jī)的技術(shù)性能環(huán)境規(guī)格：四周溫度：-2070℃相對(duì)濕度：3585%RH耐震性：符合JISC0040標(biāo)準(zhǔn)耐沖擊性：符合JISC0041標(biāo)準(zhǔn)耐噪音：噪音電壓1000V耐電壓：AC1500（1分鐘）絕緣阻抗：DC500V，5M運(yùn)用環(huán)境：無(wú)腐蝕性，可燃性氣體，無(wú)大量導(dǎo)電性灰塵主要性能規(guī)格：運(yùn)算限制方式：存儲(chǔ)程序反復(fù)掃描方式，有中斷指令輸入輸出限制方式：批處理方式，輸入輸出刷新指令，有脈沖捕獲功能編程語(yǔ)言：繼電器符號(hào)/步進(jìn)梯形圖方式程序內(nèi)存：8K步EEPROM指令種類：順控指令27個(gè)步進(jìn)梯形圖指令2個(gè)應(yīng)用指令89種運(yùn)算處理速度：基本指令s輸出方式：繼電器/可控硅/晶體管通訊規(guī)格：RS232通訊2.2.3PLC擴(kuò)展模塊的選擇一、主機(jī)特殊模塊的選擇在本系統(tǒng)中有較少的數(shù)字量輸入，但卻有相對(duì)比例較高的模擬量的輸入，所以在選擇PLC的機(jī)型時(shí)，既要考慮到選擇輸入量較少的PLC，以降低設(shè)備成本，同時(shí)又要考慮PLC主機(jī)的可擴(kuò)展性，以及A/D模塊的性能滿足系統(tǒng)的要求。據(jù)以上狀況，我們選擇三菱系列的PLC作為限制核心?？紤]模擬量輸入較多的特點(diǎn)，我們選用三菱系列的FX-4AD主機(jī)作為限制核心，依據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際狀況，此模塊是一個(gè)2A/D輸入，1D/A輸出的功能模塊。故本系統(tǒng)我們選用的模塊配置為：A/D模塊，F(xiàn)X-4AD二﹑模擬量模塊技術(shù)性能指標(biāo)表2-1性能指標(biāo)安排項(xiàng)目電壓輸入電流輸入電壓或電流輸入的選擇基于對(duì)輸入端子的選擇，一次可運(yùn)用4個(gè)輸入點(diǎn)模擬輸入范圍DC:-10V–+10V(輸入阻抗200千歐)DC:-20mA–+20mA(輸入阻抗250歐）數(shù)字輸出12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼方式存儲(chǔ)最大值:+2047;最小值:-2048辨別率5mA(10V默認(rèn)范圍1/2000)20A(20mA默認(rèn)范圍1/1000)總體精度±1﹪（對(duì)于-10V-+10V的范圍）±1﹪（對(duì)于-20mA-+20mA的范圍）轉(zhuǎn)換精度15ms/通道（常速）15ms/通道（常速）2.3PLC的I/O安排表2-2PLC輸入安排表輸入信號(hào)器件代號(hào)地址編碼功能說(shuō)明SB1X0系統(tǒng)總啟動(dòng)／總停止SB2X1報(bào)警消音液位傳感器1X2混合罐液面過(guò)高液位傳感器2X3混合罐液面過(guò)低溫度傳感器1X4溫度過(guò)高開關(guān)量溫度傳感器2X5溫度適中開關(guān)量光照傳感器1X6光照過(guò)強(qiáng)開關(guān)量光照傳感器2X7光照適中開關(guān)量SQ1X10遮陽(yáng)棚開限位SQ2X11遮陽(yáng)棚關(guān)限位表2-3PLC的輸出安排表輸出信號(hào)器件代號(hào)地址編碼功能說(shuō)明KM1Y0主水泵KM2Y1注水電磁閥KM3Y2肥料電磁閥KM4Y3酸液電磁閥KM5Y4攪拌機(jī)KM6Y5施肥加壓泵KM7Y6澆灌電磁閥1KM8Y7澆灌電磁閥2KM9Y10澆灌電磁閥3KM10Y11風(fēng)機(jī)KM11Y12報(bào)警KM12Y13空氣泵KM13Y14遮陽(yáng)棚開KM14Y15遮陽(yáng)棚關(guān)2.4硬件接線圖電路中采納水位開關(guān)限制混合罐水位的上下限，通過(guò)撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)澆灌限制程序、澆灌時(shí)間、澆灌支路選擇，輸出采納PLC的電源輸出，干脆驅(qū)動(dòng)24V直流電磁閥。主水泵及反沖洗環(huán)節(jié)可通過(guò)PLC的輸出協(xié)作相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。主機(jī)及l(fā)/0擴(kuò)展模塊部分如圖2-3所示。圖2-3PLC的主機(jī)及I/O擴(kuò)展模塊2.5PLC程序流程圖圖2-4PLC梯形圖程序當(dāng)混合罐液面過(guò)低時(shí)，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警，當(dāng)工作人員留意，知道按下消音按鈕。當(dāng)人員往混合罐放入肥料時(shí)，可按下注水閥，若不按，系統(tǒng)將自動(dòng)向混合罐注水以稀釋肥料，其模糊程序如下：表2-3模糊程序表2.6本章小結(jié)本章介紹了自動(dòng)澆灌及施肥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、主要功能，并依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和PLC的I/O硬件設(shè)計(jì)、A/D模塊的選擇、I/O口的安排。該系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行牢靠，系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。由本章內(nèi)容可知，采納PLC作為限制核心，可以使限制方案的制定在較短的周期內(nèi)完成，并且系統(tǒng)的牢靠性和先進(jìn)性并沒有降低。第3章養(yǎng)分液混合模糊限制器3.1模糊限制系統(tǒng)概述自1965年美國(guó)加州高校教授發(fā)表了關(guān)于模糊集的開創(chuàng)性論文以來(lái)，模糊理論經(jīng)驗(yàn)了三十多年的艱難發(fā)展，到今日已成為國(guó)內(nèi)國(guó)際探討的熱點(diǎn)，并被權(quán)威人士評(píng)價(jià)為21世紀(jì)的核心技術(shù)。模糊限制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字限制。從線性限制和非線性限制的角度非類，模糊限制是一種非線性限制。從限制器的智能性看，模糊限制屬于智能限制的范疇。它避開數(shù)學(xué)模型，干脆用機(jī)器來(lái)仿照人的思維。由于模糊限制對(duì)被控?cái)?shù)學(xué)模型的依靠性不強(qiáng)，因此，對(duì)于那些因過(guò)程本身的不確定性、不精確性及噪聲而難于建立數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)模型粗糙困難的系統(tǒng)，用模糊限制更具有優(yōu)越性。智能限制是人工智能、限制理論和管理科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。它依靠學(xué)問模型，把人類社會(huì)數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的技術(shù)和非技術(shù)的人類行為和閱歷，歸納為若干系統(tǒng)化的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的“擬人智能”限制。模糊限制作為智能限制的一種類型，是限制理論發(fā)展的高級(jí)階段的產(chǎn)物，其探討對(duì)象具備以下一些智能限制對(duì)象的特點(diǎn)：1．模型不確定性；2．非線性；3．困難任務(wù)的要求；模糊限制方法與通常分析系統(tǒng)所用的定量方法在本質(zhì)上是不同的，它有三個(gè)主要特點(diǎn)：1．用語(yǔ)言變量代替數(shù)學(xué)變量或者兩者結(jié)合；2．用模糊條件語(yǔ)句來(lái)刻畫變量間的函數(shù)關(guān)系；3．用模糊算法來(lái)刻畫困難關(guān)系。傳統(tǒng)的自動(dòng)限制理論，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代限制理論，有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即限制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被限制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型(如微分方程、傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程)的基礎(chǔ)上。實(shí)踐證明，對(duì)于存在精確數(shù)學(xué)模型的自動(dòng)限制系統(tǒng)，經(jīng)典限制理論或現(xiàn)代限制發(fā)揮了巨大的作用，并取得了令人滿足的限制效果。但是在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，特別困難。建立精確的數(shù)學(xué)模型特殊困難，甚至是不行能的。緣由如下：1．有很多系統(tǒng)得不到精確的數(shù)學(xué)模型。很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是及其困難的，“系統(tǒng)辨識(shí)”理論可以通過(guò)各種測(cè)試手段及數(shù)據(jù)處理方法獲得數(shù)學(xué)模型，但很難得到準(zhǔn)確描述這些過(guò)程的傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程，一些用其他方法得到的數(shù)學(xué)模型比較困難，甚至用電子計(jì)算機(jī)也難于實(shí)現(xiàn)。2．系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型只能是系統(tǒng)的一種近似。對(duì)系統(tǒng)的了解不行能完全清晰和完全正確，所以建立的數(shù)學(xué)模型不行能與實(shí)際系統(tǒng)平安吻合，也就得不到精確的數(shù)學(xué)模型?！?】3.2模糊限制基本原理模糊限制的基本原理其核心部分為模糊限制器。模糊邏輯限制由輸入模糊化、模糊限制規(guī)則、模糊決策、模糊判決等部分組成。模糊限制算法可概括為以下四個(gè)步驟：(1)依據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)輸出值，計(jì)算系統(tǒng)輸入變量。(2)將輸入變量的精確量變?yōu)槟：俊?3)依據(jù)輸入變量的模糊量及模糊限制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計(jì)算限制量(模糊量)。(4)由上述得到的模糊限制量，計(jì)算精確限制量。具體方法是這樣的：首先，確定每個(gè)模糊變量的包括若干語(yǔ)言變量的模糊語(yǔ)言集、等級(jí)劃分及相應(yīng)的論域。輸入量模糊化后即對(duì)應(yīng)于肯定等級(jí)的肯定隸屬度。然后依據(jù)操作人員的閱歷制定輸入變量、輸出限制變量論域中不同等級(jí)所對(duì)應(yīng)的模糊集中各個(gè)語(yǔ)言變量的隸屬度。模糊限制規(guī)則是依據(jù)操作人員的閱歷總結(jié)出來(lái)的。它的形式為語(yǔ)言變量表示的模糊條件語(yǔ)句。經(jīng)過(guò)以模糊規(guī)則為基礎(chǔ)的模糊決策，可得到限制作用的模糊集。然后用模糊判決方法得到輸出限制量論域中的等級(jí)數(shù)，再經(jīng)過(guò)輸出精確化，即可輸出限制指令。經(jīng)過(guò)模糊決策及模糊判決得到模糊限制表，為了在生產(chǎn)限制中避開模糊關(guān)系矩陣合成運(yùn)算所奢侈的計(jì)算機(jī)時(shí)間，總是實(shí)行在脫機(jī)狀態(tài)F將全部輸入輸出之間關(guān)系計(jì)算出來(lái)，形成一張模糊限制表，存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，在某一采樣時(shí)刻依據(jù)輸入變量干脆去查限制表，就可以得到輸出響應(yīng)。限制規(guī)則和限制表需在實(shí)際系統(tǒng)試驗(yàn)中不斷修正，才能得到較好的限制效果。3.3養(yǎng)分液在線混合限制原理與特點(diǎn)工作原理現(xiàn)代化微灌系統(tǒng)中農(nóng)作物所需養(yǎng)分來(lái)自養(yǎng)分液，所以在澆灌過(guò)程中不但要依據(jù)作物需求進(jìn)行澆灌，還要將適合作物生長(zhǎng)的肯定成分、肯定濃度的養(yǎng)分液通過(guò)澆灌水供應(yīng)應(yīng)作物。而養(yǎng)分液與水的混合是在澆灌過(guò)程中進(jìn)行，因此，養(yǎng)分液的混合、檢測(cè)的限制是一個(gè)實(shí)時(shí)限制系統(tǒng)。養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制系統(tǒng)的組成如圖3-1所示。系統(tǒng)由PLC限制柜、澆灌管路、養(yǎng)分液混合系統(tǒng)等幾部分組成。其中養(yǎng)分液混合系統(tǒng)包括混合罐、抽吸養(yǎng)分液用的文丘里管(施肥器)、電磁閥(依據(jù)施加肥料種類的不同可有多個(gè)，圖中僅示出一個(gè))，PH值、EC值傳感器等。【8】圖3-1自動(dòng)養(yǎng)分液混合限制系統(tǒng)帶的構(gòu)成當(dāng)澆灌進(jìn)行時(shí)，主水泵1啟動(dòng)，管道1中的澆灌水在穩(wěn)壓閥的作用下以肯定壓力流淌。其中大部分澆灌水流經(jīng)管道2流向澆灌區(qū)域。另外一小部分水流經(jīng)管道3流向混合罐，和通過(guò)文丘里管流向混合罐的養(yǎng)分液在混合罐中混合。當(dāng)混合罐中的水位達(dá)到肯定數(shù)值時(shí)，液位限制閥關(guān)閉管道3與罐之間的通道。當(dāng)須要施加養(yǎng)分液時(shí)，啟動(dòng)施肥泵，同時(shí)管道3向混合罐注水，使混合罐中的水流接通文氏里管吸肥管路中的電磁閥，混合罐中的水便經(jīng)施肥泵加壓后經(jīng)管道4泵入主管道2。同時(shí)，當(dāng)文丘里管中有水流流淌時(shí)，在文丘里管處產(chǎn)生負(fù)壓，養(yǎng)分液母液便通過(guò)文丘里管流向混合罐?；旌瞎迌?nèi)裝有攪拌裝置，故可使養(yǎng)分液與混合罐的水能夠勻稱混合。在主管道的出水管道3上還引出一路水流用以安裝PH值和EC值傳感器，檢測(cè)混合液中的PH值和EC值。檢測(cè)值輸送給PLC的A/D模塊，依據(jù)設(shè)定的養(yǎng)分液濃度通過(guò)試驗(yàn)得到電磁閥開關(guān)脈沖寬度指令，通過(guò)限制電磁閥在一個(gè)限制周期內(nèi)的開關(guān)間隔時(shí)間，使混合液中的養(yǎng)分液濃度保持在給定的范圍之內(nèi)。特點(diǎn)本系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：(1)系統(tǒng)延遲大：養(yǎng)分液母液與澆灌水都是從混合罐項(xiàng)部進(jìn)入混合罐，在混合罐中通過(guò)攪拌混合，混合水從混合罐頂部沿罐的內(nèi)壁切線方向流向底部，從底部的出口處流出，再經(jīng)過(guò)水泵然后才到傳感器的檢測(cè)處，因此系統(tǒng)延遲特別大。(2)有不確定因素的困難系統(tǒng)：養(yǎng)分液與水的混合過(guò)程中存在混合勻稱度不穩(wěn)定的狀況，同時(shí)混合罐中水位的凹凸，混合水的流速與方向等不確定因素的存在，使系統(tǒng)成為有多種不確定因素和干擾的困難系統(tǒng)。(3)系統(tǒng)慣性大,由于水的慣性及水流和混合罐入口到出口的不勻稱流淌，造成混合罐及主管道內(nèi)存在部分深液殘余，使系統(tǒng)必定有很大的慣性。(4)傳遞函數(shù)很難確定：系統(tǒng)構(gòu)成雖然簡(jiǎn)潔，但因?yàn)樯婕袄щy的流體力學(xué)以及水泵、傳感器等的數(shù)學(xué)模型，因此要得到精確的數(shù)學(xué)模型則比較困難。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能連續(xù)調(diào)整流量，系統(tǒng)采納只有開關(guān)兩種狀態(tài)的電磁閥實(shí)現(xiàn)限制，只能限制電磁閥的開關(guān)時(shí)間，不能調(diào)整養(yǎng)分液母液的流量。由于系統(tǒng)的上述特點(diǎn)，不相宜采納傳統(tǒng)的限制方法。而模糊邏輯限制不依靠于系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型，又適合困難系統(tǒng)的限制，同時(shí)可以輸出的限制指令能夠限制電磁閥在一個(gè)限制周期內(nèi)的開關(guān)比例，解決了電磁閥流量不能連續(xù)限制的問題。因此，養(yǎng)分液在線混合限制系統(tǒng)采納模糊限制方法實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分液自動(dòng)混合限制。3.4養(yǎng)分液混合模糊限制器實(shí)現(xiàn)模糊限制器的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：(1)確定模糊限制器的輸入變量和輸出變量。(2)設(shè)計(jì)模糊限制器的限制規(guī)則。(3)確立模糊化和非模糊化的方法。(4)選擇模糊限制器的輸入變量及輸出的論域并確定模糊限制器的參數(shù)(如量化因子和比例因子)。(5)編制模糊限制算法的應(yīng)用程序。(6)合理選擇模糊限制算法的采樣時(shí)間。模糊限制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前面分析指出，模糊限制屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字限制的一種形式。因此，模糊限制系統(tǒng)的組成類同與一般的數(shù)字限制系統(tǒng)。模糊限制系統(tǒng)一般分為四個(gè)部分：1．模糊限制器2．輸入、輸出接口裝置模糊限制器通過(guò)輸入輸出接口從被控對(duì)象獲得數(shù)字信號(hào)量，并將模糊限制器決策的輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去限制被控對(duì)象。3．廣義對(duì)象包括被控對(duì)象及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，被控對(duì)象可以是線性或非線性的，定常的或時(shí)變的，也可以是單變量或多變量的、有時(shí)滯或無(wú)時(shí)滯的以及有強(qiáng)干擾的多種狀況。被控對(duì)象缺乏精確數(shù)學(xué)模型的狀況相宜選擇模糊限制，但也不排斥有較精確的數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象，也可以采納模糊限制方案。4．傳感器傳感器是將被控對(duì)象或各種過(guò)程的被限制量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類裝置。被限制量往往是非電量，如溫度、壓力等。傳感器在模糊限制系統(tǒng)中占有特別重要的位置，他的精度往往影響整個(gè)限制系統(tǒng)的精度。在選用時(shí)，應(yīng)選用精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。在設(shè)計(jì)模糊限制器時(shí)，可以依據(jù)不同的被控對(duì)象和對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求作為結(jié)構(gòu)選型參考的依據(jù)。一般是將偏差e，偏差變更△e，以及△e的變更△2e作為輸入變量。通常將模糊限制器的輸入變量的個(gè)數(shù)稱為模糊限制器的維數(shù)。模糊限制器的維數(shù)越高，限制越精細(xì)。但維數(shù)過(guò)高，模糊限制規(guī)則變得過(guò)于困難，限制算法的實(shí)現(xiàn)相當(dāng)困難。這里，本系統(tǒng)選用二維模糊限制器，即以偏差e和偏差變更△e作為輸入變量，模糊限制系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。圖3-2模糊限制器這時(shí)的模糊限制器類似于一個(gè)PD限制器，從而有利保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，削減響應(yīng)過(guò)程的超調(diào)量以及減弱其振蕩現(xiàn)象。輸出語(yǔ)言變量一般選取輸出結(jié)構(gòu)，有利于模糊限制規(guī)則的建立?！?】模糊限制器的輸入、輸出變量的論域及模糊限制器參數(shù)的確定(1)選擇模糊語(yǔ)言變量并定義其論域很明顯，一個(gè)語(yǔ)言變量選用的語(yǔ)言值分檔越多，對(duì)事物的描述就越細(xì)膩、精確、生動(dòng)，制定的限制規(guī)則就比較敏捷，限制規(guī)則本身也比較詳盡，因而限制效果就越好。但是語(yǔ)言值分檔太多，反而有可能使限制規(guī)則變得很困難，編制程序比較困難，占用內(nèi)存儲(chǔ)器空間也較多;選擇較少的分檔，限制規(guī)則相應(yīng)變少，規(guī)則的實(shí)現(xiàn)便利了，但過(guò)少的規(guī)則又會(huì)使限制作用變得粗糙而達(dá)不到預(yù)期效果。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)語(yǔ)言變量選用m=2～10個(gè)語(yǔ)言值較相宜。最終得到的模糊限制表是以整數(shù)表示輸入量和限制量的。為了生成限制表，合成推理方法中(CRI)，要求將變量具有清晰性的基本論域轉(zhuǎn)換成有限個(gè)數(shù)的模糊論域，也就是把連續(xù)變更論域離散化成為離散論域。一般而言，模糊論域的元素個(gè)數(shù)為2n+1，它和語(yǔ)言變量的分檔數(shù)m的關(guān)系為2n+1=km，其中k=2～3。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)延遲很大，并且由于混合罐中水流的放置混合方式使檢測(cè)到的PH值、EC值的波動(dòng)大，e和△e的模糊語(yǔ)言值和論域等級(jí)不宜過(guò)多。同時(shí)，依據(jù)本系統(tǒng)傳感器A/D采樣值的數(shù)據(jù)分析，選取m=5,k=2。e,△e和u的語(yǔ)言真值集為:E,EC,U。其中E=(NB,NS,ZE,PS,PB)論域?yàn)?(-4，-3，-2，-1,0,1,2,3,4);EC=(NB,NS,ZE,PS,PB)論域?yàn)?(-4，-3,-2，-1,0,1,2,3,4);U=(NB,NS,ZE,PS,PB)論域?yàn)?(-4，-3，-2，-1,0,1,2,3,4)。(2)確定各語(yǔ)言變量隸屬函數(shù)一個(gè)語(yǔ)言變量是由它的一系列語(yǔ)言值的集合來(lái)描述的，而每一個(gè)語(yǔ)言值又是一個(gè)模糊量，即模糊子集。模糊子集是用隸屬函數(shù)描述的。如表3-1所示。表3-1隸屬函數(shù)表-4-3-2-101234NB10.70.3000000NS0.70.20000PZ000.60.100PS00000.70.3PB000000表3-2隸屬函數(shù)表-4-3-2-101234NB10.50000000NS00.510.500000PZ0000.600.50.100PS000000.51.00.50PB0000000.30.51(3)量化因子及其確定方法設(shè)偏差的基本論域?yàn)?，其模糊論域?yàn)?又設(shè)偏差變更的基本論域?yàn)?，其模糊論域?yàn)?則定義：(3-1)(3-2)式中—為偏差語(yǔ)言變量的量化因子；—為偏差變更語(yǔ)言變量的量化因子。假如在采樣時(shí)刻得到的物理最基本論域中一個(gè)精確量，例如偏差e，則可以找到模糊論域E中的一個(gè)元素a，與之對(duì)應(yīng)，這就是所謂的量化過(guò)程。即：(3-3)假如所得到的是整數(shù)，則必定是某一個(gè)元素，假如不是則四舍五入成整數(shù)。量化因子的確定是很關(guān)鍵的，它不僅影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)，而且也影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。K1越大，系統(tǒng)超調(diào)越大，過(guò)渡時(shí)間就越長(zhǎng)，K1越小，系統(tǒng)變更越慢，穩(wěn)態(tài)精度降低;k2越大，系統(tǒng)輸出變更越慢，K2越小，系統(tǒng)反應(yīng)越快，但超調(diào)量增大?！?0】模糊限制查詢表表3-3模糊限制查詢表由模糊判決得到的實(shí)際限制量變更的精確量U。對(duì)模糊語(yǔ)言集合E、EC對(duì)應(yīng)的論域的全部元素的全部組合計(jì)算出相應(yīng)的以U的論域元素表示的限制量變更值，并組成矩陣，形成如表所示的模糊限制查詢表。這張表為依據(jù)模糊限制規(guī)則及模糊推理離線計(jì)算得到，在實(shí)際系統(tǒng)中，我們?cè)谠囼?yàn)中不斷調(diào)整了限制表，使系統(tǒng)得到更好的限制效果。將模糊限制表存在計(jì)算機(jī)中。在限制過(guò)程中，計(jì)算機(jī)干脆依據(jù)采樣和論域變換得來(lái)的以論域元素形式表現(xiàn)的el和e，由限制表找到對(duì)應(yīng)的U，并以此去限制被控過(guò)程，以達(dá)到預(yù)期的限制目的。模糊限制表體現(xiàn)模糊限制算法的最終結(jié)果。限制表事先離線計(jì)算取得，存放在計(jì)算機(jī)中，在實(shí)時(shí)模糊限制的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)模糊限制的過(guò)程，就轉(zhuǎn)化為計(jì)算量不大的查找查詢表的過(guò)程。這樣，把模糊限制算法的量大而又費(fèi)時(shí)的計(jì)算離線進(jìn)行，使模糊限制具有良好的實(shí)時(shí)性。同時(shí)這種模糊限制算法不依靠于被控過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型，因此，這種算法在本系統(tǒng)中，是很好的選擇。3.5本章小結(jié)本章介紹了模糊限制理論的產(chǎn)生、發(fā)展、特點(diǎn)及模糊限制器的基本原理。依據(jù)澆灌限制的系統(tǒng)實(shí)際，借助于模糊限制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了養(yǎng)分液自動(dòng)在線混合模糊限制器，得到了一張初步的模糊限制表。本表可通過(guò)輸入到PLC中，在PLC程序執(zhí)行過(guò)程中，可以不斷的將采集到的參數(shù)值與該值相比較，確定是否輸出以及輸出的時(shí)間。第4章施肥澆灌限制系統(tǒng)中模糊限制實(shí)現(xiàn)4.1模糊限制流程圖上一章已經(jīng)完成了模糊限制規(guī)則的設(shè)計(jì)，并最終得到了一張模糊限制表。實(shí)時(shí)限制過(guò)程中，依據(jù)模糊化后的誤差值及誤差變更值，干脆查找模糊限制表，以獲得限制量的變更值，再乘以比例因子Ku，即可作為輸出去限制被控對(duì)象。模糊限制的算法是由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的。該程序一般包括兩個(gè)部分，一是計(jì)算機(jī)離線計(jì)算查詢表的程序，屬于模糊矩陣運(yùn)算。另一個(gè)是計(jì)算機(jī)在模糊限制過(guò)程中在線計(jì)算輸入變量，并將它們模糊量化處理，查找查詢表后再作輸出處理的程序。整個(gè)模糊限制系統(tǒng)限制流程如圖4-1所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先由操作者輸入澆灌程序、澆灌的時(shí)間、澆灌支路數(shù)等設(shè)定值，鍵下起先工作指令后，限制程序起先運(yùn)行。模糊限制算法中所用到的模糊限制表為上一章通過(guò)理論計(jì)算得到的模糊限制表，如下表4-1所示。表4-1模糊限制表圖4-1模糊限制程序流程框圖另外，為提高限制器的有效性，在養(yǎng)分液濃度上升階段，電磁閥全開，在濃度下降階段，電磁閥全關(guān)。4.2模糊限制周期選擇一般限制系統(tǒng)的采樣時(shí)間即實(shí)時(shí)限制周期，即在一個(gè)采樣周期內(nèi)，必需完成一次限制步驟。但系統(tǒng)的采樣時(shí)間的確定卻有很多限制條件，而依據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，限制周期不宜選擇過(guò)短。采樣問題是計(jì)算機(jī)限制中的共性問題，模糊限制也有合理地選擇采樣時(shí)間的問題。依據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期有上限。在這一范圍內(nèi)，采樣周期越小，就越接近連續(xù)