智能水產養殖論文

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1硬件組成

水產養殖智能控制系統主要由臺達TP04P一體機、溶氧溫度傳感器(RS485接口)、工業級GPRSDTU模塊和智能監控管理系統等組成(圖1)。TP04P文本一體機的COM2為內建PLC的主站口，通過MODBUSRTU協議讀取溶氧溫度傳感器的溶氧值和溫度值;COM3口為內建PLC的從站口(需新測試版軟件的支持)，用戶借助互聯網系統平臺和DTU模塊，通過COM3口遠程監測數據和控制設備。

2控制要求

用戶通過文本顯示器可以讀取當前水中的溶氧值和溫度值，并且將其顯示在首頁。用戶可以設定溶氧值的上下限，在旋鈕旋至自動模式時，水中溶氧值一旦低于設定的下限值，便自動啟動增氧機，水中溶氧值大于設定的上限值，便自動關閉增氧機。沖洗泵用于自動清洗傳感器，系統工作時，清洗15minh。用戶可以設定每天3個時間段強制增氧，當全設為0或錯設時不起作用;可以設定每天兩個時間點的自動投食，投食時長可以設定;可以設定萬年歷。用戶的網頁控制平臺可以通過GPRSDTU模塊實現遠程監控(讀取溶氧和溫度、設定1個啟動時間段、啟停投食、遠程控制增氧機的啟停等)。

3實現過程

3.1溶氧傳感器協議用戶的溶氧傳感器為MODBUSRTU協議，格式要求如下。①波特率:9600;②起始位:1;③數據位:8;④奇偶校驗位:無;⑤終止位:1。本協議參照Modbus消息幀，由地址域、功能域、數據域和錯誤檢測域4個域構成。①設備地址:1個字節，地址10為默認地址;②功能碼:長度為1個字節;③數據域;④CRC校驗。長度為2個字節，低字節在前，高字節在后。應答協議格式如表1所示。表1應答協議格式Tab.1Responseprotocolformat地址域功能碼字節數數據區(高字節在前低字節在后)CRC161004H08H8字節低字節高字節注:數據區=溫度電極電壓(2B)+溫度(2B)+溶解氧電極電壓(2B)+溶解氧(2B)舉例:發送:020400000008F1FF應答:020408102C290977179C279ED5

3.2臺達文本一體機PLC程序說明(1)PLC程序先進行COM2和COM3的通訊設置，COM2作為溶氧溫度傳感器的主站，通訊設置和溶氧溫度傳感器要求保持一致。COM3作為遠程平臺的從站，用于通過GPRSDTU與用戶平臺對接，通訊設置和遠程平臺一致(MODBUSRTU，9600，8，N，1)。(2)通過MODRD指令將傳感器檢測到的溫度和溶氧值讀至本地D1070～D1085寄存器中，因傳感器的溫度和溶氧是在一個功能碼里，而且是按8位存儲，這就要對所讀取數據進行左移8位作為高位，再與低8位合并成1個16位的數，這個數就是最終讀取的數據。這里將D1075通過ROL指令左移8位，再通過WOR指令與D1076邏輯或運算，得到的結果就是溫度值，同樣的方法對D1079和D1080進行處理即可得到實際溶氧值。(3)通過文本顯示輸入的溶氧上下限值與實際溶氧值進行比較，在自動模式下，當低于下限值，就自動啟動增氧機，當高于上限值就停止增氧機。(4)當增氧機啟動時，自動啟動定時器，累計達到50min后就立刻啟動清洗機來清洗傳感器，清洗機工作10min后自動復位停止，又進行累計50min再啟動，就這樣循環工作。

3.3臺達文本一體機文本軟件設置說明每個頁面均可進行功能鍵的設置，需要注意的是，如需快捷鍵實現對數據的依次輸入功能，可將該快捷鍵設定ON按鈕，讀寫選擇一體機PLC設置的M1195。因用戶的溶氧傳感器有兩款(一款國產，另一款為哈希傳感器)，為方便用戶的使用，程序做兩個溶解氧通訊程序，文本顯示單獨做個按鈕M512來實現切換(切換后需斷電重啟)［1］。

3.4臺達文本一體機與GPRSDTU通信模塊及網頁平臺的對接GPRSDTU是將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據、通過GPRS通信網絡進行傳送的無線終端設備，使用的時候完全可以把它當作本地串口使用。本案例使用的是COMWAYDTU模塊(達創的DTU模塊使用更方便)，將本地RS485口通過互聯網映射到平臺端(不需要公網IP和花生殼，硬件服務商的服務器自動進行兩端互聯)，平臺端通過DTU的硬件ID自動識別用戶，通過DTU硬件商提供的虛擬串口軟件進行通信，使用的時候就好比本地的RS485口一樣，方便組態軟件及其他平臺軟件直接通訊［1］。

4結束語

該方案通訊可靠性高、響應快、硬件成本低，完全滿足現代農業的需求，用戶對嚴格的檢驗結果表示認可，目前使用效果良好。

作者：王宜華單位：臺達集團－中達電通股份有限公司