2022年PLC的全自动灌溉控制系统的设计方案.docx
基于 PLC 的全自动浇灌掌握系统的设计摘要介绍了可编程序掌握器 PLC 在节水浇灌掌握系统中的应用 ,系统具有手动浇灌模式 ,能依据用户要求设定各灌区的浇灌次序和浇灌时间；同时系统具有自动浇灌模式 ,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤正确含水量对比 ,进一步掌握电机和电磁阀的启闭；为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击 ,减小能耗 ,系统启动采纳 Y/启动；关键词PLC；节水浇灌；土壤湿度； Y/启动；自动浇灌掌握系统当前, 随着电气信息技术在节水浇灌工程中的应用,发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等胜利开发了一系列用途广泛、功能极强的浇灌掌握器；而我国在开发自动浇灌掌握系统方面与发达国家差距较大 ,仍处于研制、试用阶段 ,随着水资源的日趋紧急及信息技术的进展 ,开发具有自主学问产权的节水浇灌掌握系统不仅具有宽阔的市场前景 ,而且具有庞大的社会效益 1,2 ；本文以 PLC 为核心 ,选用 C40C 型可编程掌握器来开发了一套浇灌掌握系统,所开发的掌握系统能手动设置对各轮灌区定时浇灌,也可以通过土壤湿度传感器与掌握器形成全自动闭环掌握系统；同时为了削减水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击 ,减小能耗 ,水泵电机采纳 Y/启动；1 PLC 输入/输出点安排及系统结构框图本文所选用的 C40C 可编程序掌握器输入 24 点 X0X23, 输出 16 点Y0Y15, 带有 RS232 口及日历 /时钟功能 ,供电电源为 24V 直流或 100240V 沟通,同时可以掌握 4 路 A/D 、4 路 D/A ；系统可以便利地扩展输入 /输出口,系统中除湿度传感器为模拟信号外 ,其它输入 /输出信号均为开关量 ,PLC 各个输入 /输出点安排情形见表 1；依据浇灌掌握系统的要求 ,系统由 PLC 掌握器 C40C,直流 24V 电源,起/停按钮,数据采集器件包括土壤湿度传感器、雨量传感器和各类按钮,执行输出器件包括电磁阀 ,带动水泵的电机 ,报警装置为报警指示闪耀灯或报警电铃,同时当系统处于某个工作状态时对应的指示灯亮 ,假如在大规模的灌区中 ,要实现集中化治理 , 可以通过 PLC 的 RS232 口与治理机通信 ,掌握系统的结构框图见图 1；2 掌握系统各部分功能及设计掌握系统包括电机 Y/启动,手动掌握模式 ,自动掌握模式；因本系统除了湿度传感器和雨量传感器输入为模拟量外,其他输入 /输出均为数字量 ,编程掌握器本身的抗干扰才能能满意要求；PLC 的容量包括 I/O 点数、用户储备器的容量；系统采纳 FP1 可编程掌握器专用编程软件编制梯形图；2.1 电机 Y/启动系统要求当按下启动按钮时 ,第一电动机运行 ,带动水泵抽水；同时系统中电机采纳 Y/启动,启动时继电器 KMY 接通； 2s 后 KMY 断开,继电器 KM接通, 即完成 Y/启动,掌握梯形图见图 2；.2.2 手动浇灌模式系统具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启次序的功能,当某个电磁阀闭合时相应的指示灯亮；当雨量传感器有信号,即下雨时 ,将停止浇灌 ,同时雨量报警器报警 ,本浇灌系统要求为一号灌区浇灌10min,打开 2 号灌区电磁阀灌水 5min, 然后打开 3 号灌区电磁阀灌水 15min,最终停止浇灌；所设计的掌握梯形图见图3；图 3手动浇灌模式梯形图.3自动浇灌模式本浇灌掌握器能依据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号,与设定的适于作物生长的土壤湿度进行比较 ,然后打算是否浇灌 ,自动进行电机与各电磁阀的起闭；在本系统中选用 2000YZ 型土壤负压传感器来测量土壤湿度 ,测量范畴为负压值 0-85kPa,基本上在植物的需水范畴 ,一般说来 ,当土壤吸力大于 -70kPa 值,土壤就需要灌水 ,否就会影响植物的生长 ,该压阻传感器输出为0-50mv；测量深度为 200mm2000mm,地面以下部分依据需要而定 ,总精度为 2%左右；使用环境为0500.；在小麦拔节 . 抽穗期土壤正确含水量用土壤负压表示为-50kPa-60kPa, 即当土壤负压小于 -60kPa 时,打开灌水阀门对作物进行浇灌4；在该系统中把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PLC 的数据寄存器 DT0 中,把所设定的土壤湿度上限值 -50kPa放入 DT4, 下限值 -60kPa放入 DT2,同时当土壤缺水或相宜 时,相应的指示灯亮 ,所对应的拔节 . 抽穗期自动浇灌程序见图4；3 结语本文以 C40C 可编程序掌握器为核心来构建节水浇灌掌握系统 ,系统具有手动设定功能 ,能依据用户要求设定对某一灌区的灌水时间；系统仍具有全自动灌溉功能,能依据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号与土壤的正确湿度值对比 ,自动做出浇灌方案；系统采纳 Y/ 变换启动水泵电机来削减启动电流 ,减轻对电网形成的冲击 ,减小能耗；附录 托普物联网托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要工程；浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、运算机技术、GIS 信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业供应信息化、智能化的产品与端到端的解决方案；主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管懂得决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管懂得决方案、水产养殖管懂得决方案、温室大棚智能掌握解决方案等；托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层；因此托普物联网产品主要以这三个层次延长，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能掌握平台；）托普物联网模块化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统；1、传感模块：即环境传感监测系统；它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能；2、终端模块：即终端智能掌握系统；它可以完成整个园区或远程掌握异地园区进行自动浇灌、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动掌握； 3、视频监控模块：即实时视频监控系统；主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况；4、预警模块：即远程植保预警系统；可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警；5、溯源模块：即农产品安全溯源系统；该系统对农产品从种植预备阶段、种植和培养阶段、生长阶段、收成阶段等对作物生长环境、喷药施肥情形、病虫害 状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在贮存、运输、销售阶段采纳二维 码或者 RFID 射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用；6、作业模块：即中心掌握室；可通过总控室对整个区域情形进行监测，包括各个区域采集点参数、掌握作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等；参考文献1 张兵,袁寿其,成 立.国内外节水浇灌自动化技术进呈现状与展望.排灌机械,20032:3741.2 张 兵.智能化节水浇灌掌握系统的设计与讨论 D. 镇江:江苏高校 ,2003.3 常斗南 ,李全利 ,张学武 .可编程序掌握器原理应用 试验M. 北京:机械工业出版社 ,2002.4 RenatoSilviodaFrotaRibeiro.Fuzzylogicbasedauto matedirrigationcontrolsy stemoptimizedvianeuralnet worksA.AdissertationpresentedforthePHD.Theu niver sityofTennessee.America,1998:74 83.
