基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计.doc

基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC)在节水灌溉控制系统中的应用系统具有手动灌溉模式能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉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与土壤最佳含水量对比进一步控制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用Y/󰀁启动。[关键词]󰀂PLC;节水灌溉;土壤湿度;Y/󰀁启动;自动灌溉控制系统当前随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大还处于研制、试用阶段随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景而且具有巨大的社会效益[12]。本文以PLC为核心选用C40C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少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用Y/󰀁启动。1󰀂PLC输入/输出点分配及系统结构框图本文所选用的C40C可编程序控制器输入24点(X0~X23)输出16点(Y0~Y15)带有RS232口及日历/时钟功能供电电源为24V直流或100~240V交流同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/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/输出点分配情况见表1。根据灌溉控制系统的要求系统由PLC控制器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烁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如果在大规模的灌区中要实现集中化管理可以通过PLC的RS232口与管理机通信控制系统的结构框图见图1。2󰀂控制系统各部分功能及设计控制系统包括电机Y/󰀁启动手动控制模式自动控制模式。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控制器本身的抗干扰能力能满足要求。PLC的容量包括I/O点数、用户存储器的容量。系统采用FP1可编程控制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首先电动机运行带动水泵抽水。同时系统中电机采用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/󰀁启动控制梯形图见图2。.2.2手动灌溉模式系统具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启顺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灌溉同时雨量报警器报警本灌溉系统要求为一号灌区灌溉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最后停止灌溉。所设计的控制梯形图见图3。图3󰀂手动灌溉模式梯形图.3󰀂自动灌溉模式本灌溉控制器能根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决定是否灌溉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围为负压值0~-85kPa基本上在植物的需水范围一般说来当土壤吸力大于-70kPa值土壤就需要灌水否则会影响植物的生长该压阻传感器输出为0-50mv;测量深度为200mm~2000mm地面以下部分根据需要而定总精度为2%左右;使用环境为0~500!。在小麦拔节∀抽穗期土壤最佳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灌溉[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同时当土壤缺水或适宜时相应的指示灯亮所对应的拔节∀抽穗期自动灌溉程序见图4。3󰀂结语本文以C40C可编程序控制器为核心来构建节水灌溉控制系统系统具有手动设定功能能根据用户要求设定对某一灌区的灌水时间;系统还具有全自动灌溉功能能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号与土壤的最佳湿度值对比自动做出灌溉计划;系统采用Y/󰀁变换启动水泵电机来减少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项目。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、计算机技术、GIS信息技术以及物联网技术竭诚为传统行业提供信息化、智能