自动浇灌系统设计.doc

自动浇灌系统设计杨少慧，杨延峰（烟台职业学院 机械工程系，山东烟台 264000）摘要：采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。关键词：自动浇灌; PLC; 湿度传感器中图分类号：S274.2文献标识码：A文章编号：1673-5382(2006)04-0044-041 自动浇灌系统简介系统采用自行研制的湿度传感器监测土壤的湿度情况，当土壤湿度低于所要求的值后，自动开启水泵电机和电磁阀，对该土壤浇水，当湿度达到所要求的值后，停止浇水。为满足不同作物或同种作物在不同生长期对土壤湿度要求的不同，本系统采用PLC多路控制，在PLC的程序中设定相应的比较值（上下限），以便每一路均可设定不同的湿度控制范围。工作中把传感器的当前信号与程序的设定值进行比较，根据比较的结果决定土壤是否需要浇水，若当前信号达到设定的下限值，则开启浇灌系统对作物进行灌溉;当土壤湿度达到设定的上限值，则关闭浇灌系统。2 电气原理图1 自动浇灌装置电源图图1中输入电压是AC220V。空气开关选用DC47-60 C5。是一种即有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关。KHDY1开关电源具有两路输出，一路是DC24V，为PLC供电；另一路是DC5V，为湿度传感器电路和水位自动控制电路提供电源。KHDY2开关电源输出DC24V,为电磁阀和继电器提供电源。两个开关电源均为50W。图2 PLC控制接线图图2中 PLC（可编程逻辑控制器）1采用的是TAIAN GENIE，型号为10HR-D。电源电压为直流24V，本身带有LCD显示屏及按键操作盘，可方便地编辑程序及修改程序。具有6个开关输入点，2个类比输入点，4个RELAY继电器输出点。当主令开关SA1打到自动工作方式,然后再按下SB3按钮，此装置进入自动工作状态。当主令开关SA1置于手动工作方式下,然后再按下SB1按钮，此装置1路工作。按下SB2按钮，此装置2路工作。当水箱的水位下降到下限时，水位控制器控制继电器J3闭合，通过PLC的逻辑控制控制水泵电机停止工作，保护了水泵电机，同时控制面板上蜂鸣器发出报警声、报警指示灯闪亮，提示为水箱加水。SB4是紧急停止按钮，当它按下时PLC停止工作，并且报警指示灯亮。在输入电路中串入FU1保险进行保护，在输出电路中串入FU2保险进行保护。湿度检测装置是我们自行研制的2。此电路用了比较器电路、R-S触发器电路、门电路、输出电路等。把湿度信号转化为模拟电信号送入到PLC的类比输入端A1、A2，与PLC的上下限比较，以确定是否需要浇灌。水泵电机采用直流电机，控制直流电机的电枢电压，就能控制电机的转速，而控制电机的转速就能控制水泵的出水量，再结合软件控制，使电机间歇运转，正好达到滴灌。3 PLC原理图3 PLC梯形图上图是PLC梯形图。3有用功能块：时间继电器 T1 状态ON 延时5S时间继电器 T2 状态ON 延时15S时间继电器 T3 状态ON 延时5S时间继电器 T4 状态ON 延时15S比较器 G1 1路 参考值 =0.5比较器 G3 2路 参考值 =0.5中间继电器 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 MA输出继电器 Q1 Q2 Q3 Q4输入点:I1 I2 I3 I4 I5 I6(A1 A2)输出点： Q1 Q2 Q3 Q4当主令开关打到自动状态时，输入点I1闭合，按下自动按钮SB3，输入点I4闭合，中间继电器M9输出为1并自锁，系统处于自动状态。第一路湿度传感器的输出信号已接入PLC的模拟输入端A1，作为当前值，G1为上限类比比较器，其参考值可以根据要求随意定；G2为下限类比比较器，其参考值可以根据要求随意定。当A1=G1时，继电器M2输出为0，继电器M4输出为0，输出继电器Q1为0，1号水阀YV1关闭。时间继电器T1、T2输出为0，继电器M3输出为0，输出继电器Q3为0，水泵关闭。当A1=G2时，继电器M2输出为1，继电器M4输出为1，输出继电器Q1为1，1号水阀YV1打开。时间继电器T1为1并延时5秒后断开M3,水泵打水5秒钟；T2延时15秒后断开T1,T2也输出为0，T1又为1并延时5秒后断开M3,水泵打水5秒钟；T2延时15秒后断开T1,T2也输出为0，T1又为1，就这样周而复始，使水泵打水5秒、停15秒。（时间继电器所控时间可按要求随意定）。第二路湿度传感器的输出信号已接入PLC的模拟输入端A2，作为当前值，G3为上限类比比较器，其参考值可以根据要求随意定；G4为下限类比比较器，其参考值可以根据要求随意定。工作原理与第一路相同。当水位下降到下限时，输入点I6为1，中间继电器MA为1，断开输出继电器Q3，水泵停止工作，并接通输出继电器Q4，使蜂鸣器发出声音报警，达到保护的目的。4 发展前景当前国内的浇灌系统多采用时间控制，浇水量完全由时间决定，不能精确控制土壤的湿度。有些浇灌系统虽然也采用湿度控制，但没有根据土壤不同的湿度要求实现多路控制和每一路的自由调节。本系统采用PLC控制多路不同土壤，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。本系统可用于农场大片田地的浇灌管理，也可用于家庭名贵花草的养护，只需选择合适的传感器和调整PLC程序中湿度的设定值即可。本系统由于成本低，适用的范围宽，其推广应用的前景是比较乐观的。参考文献：1陆秀令,李可生,马莉.PLC在自动剪切线上的应用J.机床电器2003(4).2唐德清.实用555汽车闪光器N.电子报,1994-11-27(2).3丁炜,魏孔平.可编程控制器在工业控制中的应用M.北京:化学工业出版社,2004:59-85.Designs of Automatic Irrigating SystemYANG Shao-hui, YANG Yan-feng(Mechanical Engineering Dept.,Yantai Vocational College,Yantai 264000, China)Abstract:A PLC is adopted in the system to control the humidity of different soil. The beginning and stopping of irrigating is controlled completely by soils humidity signal. Consequently the soils humidity can be kept in the appropriate scope. It makes for the crops growth