智能水产养殖论文

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1硬件组成

水产养殖智能控制系统主要由台达TP04P一体机、溶氧温度传感器(RS485接口)、工业级GPRSDTU模块和智能监控管理系统等组成(图1)。TP04P文本一体机的COM2为内建PLC的主站口，通过MODBUSRTU协议读取溶氧温度传感器的溶氧值和温度值;COM3口为内建PLC的从站口(需新测试版软件的支持)，用户借助互联网系统平台和DTU模块，通过COM3口远程监测数据和控制设备。

2控制要求

用户通过文本显示器可以读取当前水中的溶氧值和温度值，并且将其显示在首页。用户可以设定溶氧值的上下限，在旋钮旋至自动模式时，水中溶氧值一旦低于设定的下限值，便自动启动增氧机，水中溶氧值大于设定的上限值，便自动关闭增氧机。冲洗泵用于自动清洗传感器，系统工作时，清洗15minh。用户可以设定每天3个时间段强制增氧，当全设为0或错设时不起作用;可以设定每天两个时间点的自动投食，投食时长可以设定;可以设定万年历。用户的网页控制平台可以通过GPRSDTU模块实现远程监控(读取溶氧和温度、设定1个启动时间段、启停投食、远程控制增氧机的启停等)。

3实现过程

3.1溶氧传感器协议用户的溶氧传感器为MODBUSRTU协议，格式要求如下。①波特率:9600;②起始位:1;③数据位:8;④奇偶校验位:无;⑤终止位:1。本协议参照Modbus消息帧，由地址域、功能域、数据域和错误检测域4个域构成。①设备地址:1个字节，地址10为默认地址;②功能码:长度为1个字节;③数据域;④CRC校验。长度为2个字节，低字节在前，高字节在后。应答协议格式如表1所示。表1应答协议格式Tab.1Responseprotocolformat地址域功能码字节数数据区(高字节在前低字节在后)CRC161004H08H8字节低字节高字节注:数据区=温度电极电压(2B)+温度(2B)+溶解氧电极电压(2B)+溶解氧(2B)举例:发送:020400000008F1FF应答:020408102C290977179C279ED5

3.2台达文本一体机PLC程序说明(1)PLC程序先进行COM2和COM3的通讯设置，COM2作为溶氧温度传感器的主站，通讯设置和溶氧温度传感器要求保持一致。COM3作为远程平台的从站，用于通过GPRSDTU与用户平台对接，通讯设置和远程平台一致(MODBUSRTU，9600，8，N，1)。(2)通过MODRD指令将传感器检测到的温度和溶氧值读至本地D1070～D1085寄存器中，因传感器的温度和溶氧是在一个功能码里，而且是按8位存储，这就要对所读取数据进行左移8位作为高位，再与低8位合并成1个16位的数，这个数就是最终读取的数据。这里将D1075通过ROL指令左移8位，再通过WOR指令与D1076逻辑或运算，得到的结果就是温度值，同样的方法对D1079和D1080进行处理即可得到实际溶氧值。(3)通过文本显示输入的溶氧上下限值与实际溶氧值进行比较，在自动模式下，当低于下限值，就自动启动增氧机，当高于上限值就停止增氧机。(4)当增氧机启动时，自动启动定时器，累计达到50min后就立刻启动清洗机来清洗传感器，清洗机工作10min后自动复位停止，又进行累计50min再启动，就这样循环工作。

3.3台达文本一体机文本软件设置说明每个页面均可进行功能键的设置，需要注意的是，如需快捷键实现对数据的依次输入功能，可将该快捷键设定ON按钮，读写选择一体机PLC设置的M1195。因用户的溶氧传感器有两款(一款国产，另一款为哈希传感器)，为方便用户的使用，程序做两个溶解氧通讯程序，文本显示单独做个按钮M512来实现切换(切换后需断电重启)［1］。

3.4台达文本一体机与GPRSDTU通信模块及网页平台的对接GPRSDTU是将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据、通过GPRS通信网络进行传送的无线终端设备，使用的时候完全可以把它当作本地串口使用。本案例使用的是COMWAYDTU模块(达创的DTU模块使用更方便)，将本地RS485口通过互联网映射到平台端(不需要公网IP和花生壳，硬件服务商的服务器自动进行两端互联)，平台端通过DTU的硬件ID自动识别用户，通过DTU硬件商提供的虚拟串口软件进行通信，使用的时候就好比本地的RS485口一样，方便组态软件及其他平台软件直接通讯［1］。

4结束语

该方案通讯可靠性高、响应快、硬件成本低，完全满足现代农业的需求，用户对严格的检验结果表示认可，目前使用效果良好。

作者：王宜华单位：台达集团－中达电通股份有限公司