文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
基于CAN总线通讯的人工模拟降雨控制系统设计与实现
姓名:曹磊
申请学位级别:硕士
专业:电子与通讯工程
指导教师:阔永红;宋献方
20100611
摘要 I
摘要
人工模拟降雨系统是进行陆地水循环与地表过程、雨水高效利用、水土保持等重大
研究的有效试验手段。通过人工模拟降雨系统可以控制试验条件,模拟各种不同的降雨
环境(包括不同雨量、强度、时空分布、下垫面条件、坡面物质组成等),弥补在自然
降雨条件下无法得到的结果,或者进一步补充论证在自然降雨情况下得到的研究结果。
用人工模拟降雨的方法,还可以缩短试验周期,加速雨水入渗规律、土壤侵蚀规律的研
究进程。综合相关实验对降雨系统的不同要求,既能满足局部实验的要求,又能进行整
体系统实验。因此,研制人工模拟降雨系统在大力倡导构建和谐社会,日益重视生态环
境保护的今天,具有非常重要的意义。
现场总线是连接智能现场设备和控制室系统的全数字、双向传输、多分支结构的通
信网络。它不仅是一个基层网络,而且是一种开放式、全分布控制系统,还是一项以智
能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术。开放性、分散性与数
字通讯是它最显著的特征。本文所采用的总线类型是控制器局域网(CAN),它具有芯
片资源丰富、可靠性高、开发成本低、实时性和灵活性优点,主要适用于小型的,对实
时要求较高的系统。
根据设计要求,系统采用上、下位机分布式控制方法,上位机采用工业控制计算机,
下位机采用模块化设计,用 CAN 总线实现上、下位机的通讯。整个系统参数和下位机
模块控制参数均可通过上位机设置和传递。上位机监控部分,应用组态软件,以工程应
用为基础实现了画面制作、动画连接、实时数据库、故障报警等,来实现人工模拟降雨
过程的实时监控的要求。并且还可以生动、形象的模拟降雨的现场工作状态。
本文的研究内容是一种应用于人工模拟降雨试验的监控系统,它基于工控组态软
件,应用现有的人工模拟降雨试验装置,将试验过程的常用设备和工控软件结合在一起,
增加了自动控制环节,通过对控制系统进行改造,解决了手动调节雨强不方便的问题,
实现了对不同时段、不同雨强、不同分布的人工模拟降雨系统的手动和自动的双控控制。
采用监控组态系统不但可以减轻劳动强度,提高实验效率,同时更好的满足人工模拟降
雨试验的需求。
结果表明,人工模拟降雨系统满足了既定目标。即:,
12~300mm/h;、结束及雨强变化灵敏。从打开阀门到降雨稳定小于 10 秒,
Ⅱ摘要
关闭阀门到降雨完全停止小于 5 秒;。
关键词: 模拟降雨系统工控组态控制喷头雨强
ABSTRACT III
Abstract
Artificial rainfall simulation system is an effective test method for major researches, such
as water cycle & related land surface processes, high-efficiency utilization of rainfall, and soil
and water conservation, etc. With artificial rainfall simulation system, test conditions could be
controlled to simulate various rainfall environments (including different rainfall, intensity,
time and space, underlying surface, and position, etc.), to make up results which
cannot reached under natural rainfall conditions or further prove research results under natural
rainfall conditions. Artificial rainfall simulation could also reduce test cycle, and speed up
research progress on water infiltration and soil erosion. bination of different
requirements on rainfall system