基于CPLD的变量施肥控制系统开发与应用.pdf

《基于CPLD的变量施肥控制系统开发与应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第8期2002010年8月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．8Aug．2010基于CPLD的变量施肥控制系统开发与应用张书慧1，一，齐江涛1，廖宗建3，徐岩雠(I．吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春130025；2．南京工业职业技术学院，南京210046；3．博世汽车部件(苏州)有限公司，苏州215024)摘要：为提高变量施肥系统的工作稳定性，开发了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的变最施肥控制系统。自动模式下，系统接收GPS信号确定施肥机位

2、置和行进速度；手动模式下，系统通过速度传感器获取速度信号。系统将施肥机的行进速度与施肥处方信息相结合，控制排肥轴转速实现变量施肥。应用该系统进行变量施肥田间作业，累计作业面积达72hm2。应用结果表明，该系统以150～600kg／hm2实施变量施肥作业时，其排肥量误差小于6％。关键词：肥料，控制系统，设计，变量施肥，CPLD，GPSdoi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．08．034中图分类号：$24，TP271文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)一08

3、-0200-05张书慧，齐江涛，廖宗建，等．基于CPLD的变量施肥控制系统开发与应用[J]．农业工程学报，2010，26(8)：200--204．ZhangShuhui，QiJiangtao，LiaoZongjian，eta1．ResearchandapplicationofcontrolsystemforvariableratefertilizerapplicatorbasedOnCPLD[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(8)：200--204．(inChines

4、ewithEnglishabstract)0引言1自动变量施肥的实施过程作为变量施肥技术在国外起步较早，发展较快。国外已研制出多种的变量施肥系统，例如：M．R．Maleki等人设计了基于Ⅵs--NIR土壤传感器的变量施肥系纠卜21，Y．J．Kim等人设计了基于DGPS的气力式稻田变量施肥系统pJ，J．H．Yu等人设计了基于GPS和处方图的稻田变量施肥系统【4J。美国Trimble公司的AgGPSFieldManager变量施肥控制器【5】。上述变量施肥控制系统以专用计算机实现变量控制，其成本较高。国

5、内部分农场引进国外成套的变量施肥系统，并联合高校力量进行试验示范研刭61。引进的国外控制系统成本高(≥5万元)，并且不能掌握核心技术，不利于变量施肥技术在国内推广应用。因此，国内高校和研究机构研制了适合中国国情的变量施肥控制系统，其控制核心主要有单片机【『¨、可编程序逻辑控制器(programmablelogiccontroller，PLC)惮J和嵌入式系统[9。1lJ等。以单片机、PLC等为核心的变置施肥控制系统稳定性较低，施肥处方信息的录入和修改繁琐，操作过程也比较复杂。为了增强系统的工作稳定性

6、，提高控制电路的集成度，本文应用复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice，CPLD)实现外围电路功能。系统通过USB接口实现施肥信息和地块参数的录入，提高了变量施肥系统的工作可靠性，简化了控制器操作流程。收稿日期：2009．12—24修订日期：2010-08-03基金项目：国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2006AAl0A309)作者简介：张书慧(1960一)．女，吉林长春人，教授，博士，博士生导师，主要从事精确农业技术与智能装备方面研究。长春吉林大

7、学工程仿生教育部重点实验室，130025。Email：shzhang@jlu．edu．Cll※通信作者：徐岩(1974一)，女，吉林公主岭人，从事精确农业技术方面的研究。长春吉林大学生物与农业工程学院，130025。Emaihxuyan@jill．cdu．cn首先利用全球定位系统(GPS)获取试验地块的位置信息，结合地理信息系统(GIS)绘制地块轮廓图，并划分地块网格。根据土壤养分和目标产量生成施肥处方信息，通过USB口将处方信息导入变量施肥控制器。田间作业过程中，变量施肥控制器根据GPS信号判断施

8、肥机所处位置，结合施肥处方信息和施肥机前进速度，改变步进电机转速步进电机带动排肥轴转动实现变量施肥。2变量施肥控制系统的组成2．1CPLD控制模块变量施肥控制系统选用Altera@公司生产的MAXEPM7128SLC84—15设计CPLD控制模块。CPLD控制模块依据所实现的功能划分为：脉冲生成模块、速度脉冲计数模块等。控制主机选用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的TPC064．TB03型工控机，系统通过工控机实现与CPLD的数据交换。变量施肥控制系统框图如图1所示