基于现场总线的温室大棚测控系统设计

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针对温室大棚数量众多,使用人工控制温度、湿度成本过高的情况。本文设计了基于CAN现场总线的温室大棚自动测控系统。  基于CAN现场总线的温室大棚自动控制系统由硬件和软件两部分组成。采用单总线数字型温度传感器DS18B20和湿度传感器HIH3610完成对大棚的温湿度的检测。温度、湿度传感器通过单总线协议与SC-NOD-B型单总线数据采集发送器(RTU)串联联接。传感器的电源也由RTU提供。针对普通日光薄膜大棚的温度测量点位置设定进行测试后,定出合适的传感器放置位置。同时为防止传感器故障导致错报,设计了双传感器测量模式。系统通过传感器采集信息,并传输到数据采集器RTU,经过RTU处理,通过自定义的数据传输协议,形成CAN总线的数据传输格式,并发送到CAN总线网络。中央管理工控机通过232-CAN接口卡与CAN网络相连接,接收各RTU上传的检测数据,并进行数据汇总、处理,完成现场设备的控制以及打印报表等,由中央控制器发出的控制信息,经过CAN总线网络,被接到CAN网络的现场控制用的继电器板接收,按照指令控制设备通断运行,达到调节现场温湿度的目的。本系统的最大数据采集能力为2048个传感器进行温湿度检测。每个RTU标配一块JD0805型继电器板,每块JD0805型继电器板板载8路继电器,继电器都具备两个输出口,一个为常开输出,另一个为常闭输出。可以控制8路温湿度补偿电路。系统标配可控制能力为512路现场设备控制。此外,如果所需控制的电路功率较大,可以更换继电器板的型号;也可以根据用户要求增加系统继电器总量。中央工控机采用界面为全图形的中央管理控制软件,其功能主要包含有手动设置、传输采集记录、信号接收及其设备控制输出等,管理控制软件界面为全图形仿真,其具有监测、记录、报警、数据库自动备份、自动报警控制、手动常规控制等多种功能。本文的主要工作和成果包括如下几个方面:  (1)采用CAN总线和数字式传感器,保证测控系统运行的稳定性和可靠性。  (2)在单总线模式下,实现以标准器件多路复接、混合复接技术、数据采集集线器自动在线监控和数字传感器即插即用功能。  (3)将二叉树算法应用于单总线器件ROM搜索,实现单总线器件与数据采集集线器在无中继器情况下的远距离数据传输,传输距离>5km(不含CAN中继器)。  (4)较低成本条件下实现温湿度测控。系统每增加一个测控点,不包含升降温执行装置(加热炉,风机),增加成本不超过300元。  (5)通过试验确定合适的温湿度传感器在大棚中放置的位置,取得很好的实际控制效果,实测本系统可以将大棚实际温度控制在(25±4)℃以内,湿度被控制在(70±15)%RH以内。
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