6ES7232-0HD22-0XA0代理订购

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概 述：

水是一切生命过程中的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少;夏秋多，冬春少;占国土面积50%以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20%左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。

按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。

发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50%左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88%下降到目前的70%左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。

我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。

自动灌溉监控系统有如下优点：

1、将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提益。

2、通过自动控制技术的应用，加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量。

3、将使灌溉加科学，方便、提高管理水平。

研制和推广节水灌溉控制新技术是实现农业现代化的需要。

GPRS农业自动化灌溉系统：

GPRS农业自动化灌溉系统主要由主控系统（主计算机）、GPRS采制终端、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度）、气象观测站（可测量气温、风向、风速）等设备所组成。操作人员可坐在控制室里，对传上来的气象资料、田间土壤湿度等数据进行综合分析，利用自动方式，足不出户的对整个小区进行灌溉。同时还可以利用数据查询系统和打印系统，随时、查询、打印整个灌溉小区的气象资料、土壤湿度、灌溉设置、灌溉进程、历史记录等数据。

GPRS农业自动化灌溉系统网络结构分为三层，层为控制由电脑和以太网组成;二层为GPRS 无线采制器（RS6011G GPRS RTU），该层和层之间电缆连接;三层为传感器采集与电磁阀，所有的传感器与电磁阀和GPRS 无线采制器只需要用一根电缆连接。下面详细介绍一下本方案。

我们可以将需要灌溉的区域分成若干个小区，划分的原则为阀门相对集中。每个小区内采用一个GPRS无线采制器GPRS RTU，通过它与控制室通讯;GPRS无线采制器再与电磁阀、土壤传感器等连接该套设备只需要很少的电力，可以使用太阳能来供电。这个小区的控制系统任何电缆与控制室连接

层控制：

采用通过GPRS/GSM 网路把室外传感器数据发送到计算机，在这里进行灌溉参数设置，及对灌溉情况进行统计，并可通过软件在计算机上存储，显示数据和图表。同时可以人工进行特殊操作。通过互联网天气信息，有预见性地实施灌溉。

建立GPRS连接的两种方式：

a、控制站服务器采用固定IP地址，当监控点数量增加，不用扩容即可满足需求（适用监控点数在200个左右的）。

b、监控站服务器采用IP地址（可以申请花生壳软件采用域名的方式），当监控点数量增加，不用扩容即可满足需求（适合监控点数在几十个左右的）。

二层GPRS 无线采制器：

1、瑞申RS6011G产品简介：

集成采集、无线、远程控制于一体，将现场传感器的模拟量、开关量、继电器信号通过GPRS无线网络远传至监控，实现了由现场采集监控的一套完整解决方案。可以直接通过各类通用型工业组态软件与远端现场传感器进行数据交流，无须定制驱动。

2、产品功能：

◎ 采集传输控制一体化，提高了系统性，降低了成本;

◎ 采用低功耗的嵌入式处理器，数据采样精度小于2‰;

◎ 内嵌，不死机，掉线自动恢复;

◎ 配备多种接口资源：包括模拟信号、开关量采集、脉冲信号输入、继电器控制输出等;

◎ 继电器可设置报警联动;

◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS协议）方式的用户数据接口，可接入电子式传感器、PLC等各种设备;

◎ 短信或GPRS实时在线传输方式;

◎ GPRS 远程在线设置和短信息远程设置功能;

◎ 支持终端远程进入休眠模式，并可用多种方式唤醒;

◎ 监控及远程控制现场设备;

◎ 可向用户设定的手机发送短信报警信息;

◎ 模拟量分时段报警;

◎ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定;

◎ 内设工业时钟，记时;

◎ 自动定时上报和事件触发上报功能;

◎ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索;

◎ 板载工业级GSM/GPRS通信模块，方便用户选择GSM/GPRS组网方式;

◎ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其他软件连接;3、作用

◎ 具有电压、电流值等直接模拟量输测土壤含水量等传感器;

◎ 具有485数字量输测EC（电导率）值和pH 值的等数字传感器;

◎ 具有开关量输测电磁阀状态;

◎ 具有继电器输出远程控制电磁阀;

瑞申RS6011G在本系统运用中的优势：

1、 控制室可以控制远在千里之外的阀门。

2、 每个小区内只需使用一根电缆连接所有的阀门。大大节约成本。

3、 在电力无法到达的地方，我们可以采用太阳能供电。

4、 也可以通过手机短信来控制阀门。

5、 各种监测和控制信号的通讯传输;

6、 模拟量、开关量高低报警;

三层传感器采集与电磁阀

每个控制单元控制着1—4 路电磁阀。通过传感器采集来的多路数据，经过A/D 转换，信号处理，在微处理器中，根据不同植被需求，确定灌溉量，然后控制信号输出，结合管理计算机的指令，控制电磁阀的开关，即可以实现自动灌溉。土壤湿度传感器用来测量土壤的湿度，以了解土壤的真实灌溉情况，据此确定灌溉与否和时间长短;配有EC（电导率）值和pH 值传感器，可对进出水进行EC 值和pH 值的检测，以便控制自动营养液的配给。

数据采集部分是实现自动灌溉的重要环节。土壤湿度传感器一般是采集土壤的水吸力大小信号，也叫土壤水分传感器。它把土壤水吸力的大小转化为标准的4-20mA 电流信号。将传感器埋入土壤中，放在植被的根部。多个传感器注意其安放位置应具有代表性，这样才能反映整块田地的平均含水量的情况。EC 传感器和pH 传感器检测灌溉用水的电导率和酸碱度，以确定需添加的肥料、养分多少。

结论：

GPRS农业自动化灌溉系统将传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。农业和精细农业要求我们提高水资源的利用率。要真正实现水资源的，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。将水源开发、输配水、技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。

一、控制站：

服务器申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的专线，与GPRS网络相连。由于专线可提供较高的带宽，当引水监控点数量增加，不用扩容即可满足需求。

监控站服务器采用IP地址（可以申请花生壳软件采用域名的方式），当监控点数量增加，不用扩容即可满足需求（适合监控点数在几十个左右的）。

监控服务器接收到GPRS网络终端传来的连接申请行认证，认证通过后接受传来的数据并进行处理。

远程监控实现整个引水远程监控系统各监控点状态数据的采集和处理，通过系统中集成的强大软逻辑（Softlogic）功能可对所有数据执行算法处理。将结果值发回现场或通过内嵌的SQL语言、OPC、ODBC等标准接口发送给三方系统或数据库，以实现数据的充分共享，交叉访问以及应用的高度立性。

二、瑞申RS6011G GPRS RTU产品介绍

（1）基本原理:

通过RS—485总线将数字传感器（也可采用模拟输出传感器）与瑞申无线智能测控终端连为一体，构成现场监控单元。瑞申无线测控终端内置：CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。 通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对水源井、引水管道要素如水位、含沙量、流速等数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场设备。

（2）、功能特点：

◎ 采集传输控制一体化，提高了系统性，降低了成本;

◎ 采用低功耗的嵌入式处理器，数据采样精度小于2‰;

◎ 内嵌，不死机，掉线自动恢复;

◎ 配备多种接口资源：包括模拟信号、开关量采集、脉冲信号输入、继电器控制输出等;

◎ 继电器可设置报警联动;

◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS协议）方式的用户数据接口，可接入电子式传感器、PLC等各种设备;

◎ 短信或GPRS实时在线传输方式;

◎ GPRS 远程在线设置和短信息远程设置功能;

◎ 支持终端远程进入休眠模式，并可用多种方式唤醒;

◎ 监控及远程控制现场设备;

◎ 可向用户设定的手机发送短信报警信息;

◎ 模拟量分时段报警;

◎ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定;

◎ 内设工业时钟，记时;

◎ 自动定时上报和事件触发上报功能;

◎ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索;

◎ 板载工业级GSM/GPRS通信模块，方便用户选择GSM/GPRS组网方式;

◎ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其他软件连接;

（3）GPRS传输特点：

基于灌区分布点多面广，其远程采集大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对灌区部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，若采用专线方式，投资成本太高;采用GPRS无线数字网的通讯方式，很好地解决了远程灌区引水信息的瓶颈问题。

GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS抛弃了传统的占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS覆盖范围在城市几乎达到了**，在边远地区也达到了80%以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合远程监测行业的通信需求，取代过去传统的有线、MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。

系统功能特点：

功能：

灌区引水远程监控系统是基于GRPS无线通信网络的监控系统，可以实现大规模（几百至几千个监控子站）的远程无线监控，通过多线程的并发通信，采用的服务器以及的远程测控终端，能实现远距离遥测、遥信、遥控、遥脉、遥调需要，可以在几秒钟时间内成百上千个子站的各种数据，并完成遥控、遥调功能，具有许多系统无法比拟的实时响应速度以及接近于和零维护的高性。系统具体实现的功能如下：

u 数据定时采集：远程监测可通过无线数传通道定时向所有现场测控单元发出监测命令，实现对水源井、引水管道的定时数据监测。

u 按需数据采集：远程监测可在任何时刻请求召唤一口或多口水源井、引水管道的数据;

u 通讯控制功能：启动/停止对水源井、引水管道终端的数据采集、切换终端使用的通道等;

u 通道质量监视及故障诊断，通讯流量计算;

u 可支持多种通讯规约、多种通讯通道;

u 添加/删除水源井终端，修改终端通讯参数，如地址、通讯规约、数据召唤周期等;

u 修改水源井终端参数，如各种报警限值等，并将必要的参数下发到水源井终端;

u 事项报警处理功能：系统对模拟量可分别设置报警上、下限，有效上、下限，当数据越限值时可生成报警记录，并且能保存报警记录;

u 数据保存周期可按不同数据类型设置为逢变即存、10 分钟、30 分钟、60 分钟（保存周期应大于等于采集周期）;

u 权限管理：所有系统操作均有授权控制;

u 计算功能：支持常用函数功能;

u 细腻的图像和逼真的动画显示;

u 功能齐全的数据采集界面;

u 报警发生时，可自动推出报警画面;

u 生成各采集参数的时间曲线;

u 历史数据综合查询及实时数据显示;

u 报表的生成及打印;

u web发布功能;

u 遥控启/停井;

特点：

1、系统的实用性：

灌区引水远程监控系统应用计算机处理所有数据，不仅可以得到瞬时曲线，还可以对数据进行处理得到所需各种图表，而不必工作人员亲临监测现场，大大降低了工作人员的劳动强度，而且便于管理部门及时了解情况，进一步的分析并及时采取响应措施。

2、系统的实时性：

灌区引水远程监控系统采用新的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千台的深井数据实时传送到监控进行集中监视和远程调度，实现故障信息的及时报警，运用通信手段实现停机故障的及时处理。数据量，提供了强大的实时数据库作为系统的支撑，比起传统的电台轮询等方式，具有无可比拟的优势。

3、系统的开放性：

灌区引水远程监控系统是一套成熟的开放式的系统。所谓的开放，就是指协议等方面采用标准的协议，可以进行系统或模块的扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失。

4、系统的易维护性：

灌区引水远程监控系统具有低的故障率，所以相应的维护量非常之小。系统的构架非常清晰，具有多个调试工具，以辨别故障所在。此外多年的经验和较强的性，保证了整个系统的高性和低故障率。

5、系统的强大功能：

灌区引水远程监控系统可以根据监管单位的需要，进行开发，增加或减少功能模块、监控点数量，可以自动发出报警，可以自动弹出故障画面，并自动打印。现场测控单元可以存储数据，在掉电时自动保存。

结束语：

本系统以灌区引水过程为背景，提出了一套基于PC机的自动供水计算机监控系统设计方案。现场调试证明，该方案切实可行，既保证了水渠道的不间断供水又提高了灌区的管理水平。系统的开发时间短，，节能效益明显。适合广大灌区引水工程进行技术改造。

数控机床的进给速度已从80年代的16m/min到现在的24～40m/min，主轴转速也从2500r/min上升到现在 6000～40000r/min，机床结构也从敞开型向封闭型转变。在这样的高速度和结构的情况下，一旦由于编程和操作失误，操作者来不及按急停按钮，已与工件相撞。为避免出现机床和人身事故，在编程和操作时可采取以下措施（以FANUC系统为例）。 

1.编程员在编程时设定的工件坐标系原点应在工件毛坯以外，至少应在工件表面上。 

    在正常情况下，工件坐标系原点可以设在任何地方，只要此原点与机床坐标系原点有一定的关系即可。但在实际操作时，万一出现指令值为零或接近零时，就会直指零或接近零的位置。在铣削加工时，将奔向工作台面或夹具基面：在车削加工时，将奔向卡盘基面。这样，将穿透工件直指基准面。此时，若为快速移动，则必发生事故。 

    FANUC系统一般设定:当省略小数点时，为小输入单位，通常为µm。当疏漏了小数点时，则输入的值将缩小成千分之一，此时，输入的值就会接近于零。或者，由于其他原因，使本应离开工件但实际并未离开工件而进入工件之内。出现这种情况时，工件坐标系零点应设在工件以外或在工作台（或夹具）基面上，其结果将是不一样的。 

2.编程员和操作者在书写程序时，对小数点要倍加小心。 

    FANUC 系统在省略小数点时为小设定单位，而大多数国产系统及欧美的一些系统，在省略小数点时，则为mm，即计算器输入方式。若你习惯了计算器输入方式，则在 FANUC系统上就会出现问题。不少编程员和操作者，可能两种系统都要使用，为防止因小数点而使尺寸变小的情况，应在计算器输入方式的程序中，也加上小数点。这样做，对某类系统是多余的，但养成习惯后，就不会因为小数点而出现问题。 

    为了使小数点醒目，在编程时往往把孤立的小数点写成“.0”的形式。当然，系统在执行时，数值的小数点以后的零被忽略。 

3.操作者在调整工件坐标系时，应把基准点设在所有物理（几何）长度以外，至少应在长的位点上。 

    对于工件安装图上的工件坐标系，操作者在机床上是通过设置机床坐标系偏移来获得的。亦即，操作者在机床上设定一个基准点，并找到这一基准点与编程员设定的工件坐标系零点之间的尺寸，并把这一尺寸设为工件坐标系偏移。 

    在车床上，可把基准点设在架旋转、基准尖上或别的位置。如果不附加另外的运动，则编程员指令的零，即为架（机床）的基准点移动到偏程的零位置。此时，若基准点设在架旋转，则架必与工件相撞。为保证不相撞，则机床上的基准点不但应设在架之外，还应设在所有之外。这样即使架上装有时，基准点也不会与工件相撞。 

    在铣床上，X、Y轴的基准点在主轴轴心线上。但是，Z轴的基准点，可以设在主轴端或在主轴端之外的某点上。若在主轴端，当指令为零时，主轴端将到达坐标系的零位置。此时，主轴端的端面键将与工件相撞：若主轴上再装有，则必与工件相撞。为保证不相撞，则Z轴上的基准点应设在所有长度之外。即使不附加别的运动，基准点也不会撞工件。 

4.操作者在调整长度偏置时，应保证其偏置值为负值。 

    编程员在指令长度补偿时，车削用T代码指令，而铣削用G43指令，即把长度偏置值加到指令值上。在机床坐标轴的方向上，规定远离工件的运动方向为正，移近工件的方向为负。操作者把偏值调整为负值，是指令移向工件。程序中指令向工件趋近时，除了指令值之外，还要附加的偏置值，这个附加的值是移向工件的。此时，万一此值被疏漏，就不会到达目标点。 
为使偏置值为负值，则在规定机床上的基准点时，设在所有长度之外，至少应在基准的位（尖）点上。 

5.取消长度偏置（补偿）时，应使在工件之外。 

    有时，在加工中间要取消长度偏置。例如，在加工上，若发出G28、G30和G27指令时，机床返回换点进行自动换。为保证准确到达换位置，在指令中要取消长度偏置，如G30Z-G49：其中，Z—为移动的中间点。在到达中间点时要取消长度补偿。这个中间点若是选得不妥，则尖可能并未离开工件，或者反而移向工件，此时就可能发生事故。在编程时，长度一般并未确定，如果指令的值不足以使尖远离工件，则将出现危险。此时，应采用增量值编程，让增量值大于所有的长度补偿值。如长度补偿值为200mm，指令G30 G49 G91 Z200.0。若按照所建议的方法设定机床上的基准点和调整长度偏置（补偿）的话，只要指令点在工件之外，则尖必定远离工件。 

6.号与补偿号要便于核对。 

    号用T代码指令，其补偿号由操作者在系统偏置数据区内设定。车削系统用T代码加2位数或4位数，其中，高位数指令号，低位数指令补偿号。在铣削系统中由T代码指令号，由H代码指令长度补偿，用D代码指令补偿半径，且H和D代码用的是同一组数据，号与补偿号之间是互相立的，编程员可自主。 

    为了便于核对和设定，除了特殊用途外，车削系统的号与补偿号相同，例如:T11或T101等。即1号用1号补偿值。铣削系统用T1调用，用H1调用长度补偿值，用D21调用半径补偿值（如果少于20把时）。即1号用1号长度补偿值，用21 号半径补偿值，便于编程和设定操作，也便于记忆，以减小出错机率。 

7.轮廓铣削时，要使离开工件轮廓表面后再抬。 

    轮廓铣削时，使离开工件轮廓表面后再抬，除了不在轮廓上留下痕外，也可养成良好的习惯，以免在其它情况下造成事故。

    目前，数控系统提供了许多检验程序的功能。一般情况下，编程和设置错误是可以检查出来的。采用这里建议的措施，即使出现漏检的情况，也不至于造成事故。