我的智能节水灌溉系统

毕业设计 题目名称 宁夏理工学院 智能节水喷灌系统的设计 学 院 电气信息工程学院 专业班级 自动化 13101 学生姓名 贾磊 学 号 指导教师 姜顺清 摘要摘要 宁夏理工学院的灌溉系统相对传统 耗费大量人力 物力 财力 并且无 法改善盐碱地的土壤 PH 值 导致处于盐碱地的校内植被大量死亡 生长速度慢 用宁夏理工学院智能节水灌溉系统 实施节水灌溉能对作物生长的土壤湿度进 行自动监控的系统 它能对作物进行适时 适量的灌水 起到高效灌溉 节水 节能的作用 并且改善盐碱地的土壤 PH 值 从而增加植被 绿化校园 因此 加速开发适合校区的可靠 低成本 高效率 先进的智能节水灌溉控制系统是 十分必要和紧迫的 关键词 智能 灌溉 土壤湿度 土壤盐碱 Design of intelligent water saving irrigation system in Ningxia Institute of Science and Technology Abstract The irrigation system of Ningxia Institute of Science and Technology is relatively traditional consuming a lot of manpower material resources and financial resources And can not improve the pH value of saline soil Resulting in a large number of vegetation in the saline alkali soil the growth rate is slow Ningxia Institute of Science and Technology intelligent water saving irrigation system water saving irrigation system can automatic monitoring of soil moisture for crop growth it can timely and adequate irrigation of crops to efficient irrigation water saving energy saving effect and improve the soil pH value of saline alkali soil thus increasing vegetation green campus Therefore it is very necessary and urgent to accelerate the development of reliable low cost high efficiency and advanced intelligent water saving irrigation control system Key word Intelligence irrigation soil moisture Soil salinity 宁夏理工学院的智能节水灌溉系统宁夏理工学院的智能节水灌溉系统 1 设计研究背景 1 1 节水灌溉系统概述 现代灌溉控制器的研究使用在我国农 林 及园艺为数不多 与发达国家 相比 有较大的差距 还基本停留在人工操作上 即使有些地方搞了一些灌溉 工程的自动化控制系统 也是根据经验法来确定每天灌溉次数和每次灌溉量 如果灌溉量与作物实际需水量相比太少 便不能有效的促进作物健康成长 而 灌溉量太多 肥水流失 又会造成资源浪费 同时传统的灌溉法还需要相关专 家的实时观察并经验指导生产 劳动生产率低 这也不能与现代化农业向优化 高效化方向发展要求同步 而宁夏理工学院的灌溉系统相对传统 耗费大量人力 物力 财力 并且 无法改善盐碱地的土壤 PH 值 导致处于盐碱地的校内植被大量死亡 生长速度 慢 用宁夏理工学院智能节水灌溉系统 实施节水灌溉能对作物生长的土壤湿 度进行自动监控的系统 它能对作物进行适时 适量的灌水 起到高效灌溉 节水 节能的作用 并且改善盐碱地的土壤 PH 值 从而增加植被 绿化校园 因此 加速开发适合校区的可靠 低成本 高效率 先进的智能节水灌溉控制 系统是十分必要和紧迫的 单片机控制的滴灌节水灌溉系统 该系统可对不同 土壤的湿度进行监控 并按照作物对土壤湿度的要求进行适时 适量灌水 其 核心是单片机和 PC 机构成的控制部分 主要对土壤湿度与灌水量之间的关系 灌溉控制技术及设备系统的硬件 软件编程各个部分进行实现 1 2 设计研究背景 生命之起源 水为必要条件 没有了水 地球上的生命将会枯竭 随着 21 世纪的到来 能源危机将接踵而至 比能源危机更可怕的是 作为人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度 这一状况还将随着时间的 推移和社会的发展继续恶化 水资源危机己成为全球性的突出问题 越来越受 到国际社会的重视和关注 专家们曾预言 如果不注意保护水节约水 地球上 剩下的最后一滴水将是人类的眼泪 利用科技手段缓解这一危机 将是人类主 要的出路 当前 占世界人口总量40 的80个国家缺水 其中26个国家严重缺水 我 国有2 8万亿m3的水资源总量 全世界排第6位 但人均水资源不足世界水资源 的1 4 排在世界人均占有水资源量的第109位 是世界上人均占有水资源最贫 乏的13个国家之一 目前 我国每年缺水量近400亿m3 其中农业缺水约300亿 m3 我国用水大户仍然是农业用水 约占70 而农业用水的90 是灌溉用水 因此节水首先要在农业节水上做文章 采用传统的灌溉模式 灌溉定额普遍偏 高 全国平均每亩实际灌水量达到450 500 m3 超过实际需水量的1倍左右 有的地区高达2倍以上 与一些发达国家相比 我国农业的用水效率还是相当低 的 灌溉水 资源的浪费情况相当严重 节水的潜力十分巨大 据统计 目前我国灌溉 水利用率只有40 左右 水分生产率不足1 0 kg m 3 而发达国家的灌溉水 利用率可达80 90 水分生产率在2 0 kg m 3以上 如果采用先进的灌 溉技术 将我国的灌水利用率提高到60 70 则在目前情况下每年可节约 灌溉用水O 10 O 15万亿m3 这样 通过发展节水灌溉 在减少 最起码不增 加 农业用水总量的前提下 满足灌溉需要 同时把节约出来的水量用于城市生 活 工业生产和生态用水 以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展 1 2 1 宁夏理工学院的气候特征及降水量 石嘴山市地处内陆 典型的温带大陆性气候 全年日照充足 降水量集中 蒸发强烈 空气干燥 温差较大 无霜期短 夏热而短促 春暧而多风 秋凉 而短早 冬寒而漫长 年平均气温8 4 9 9 年最低平均气温 19 4 23 2 年最高平均气温32 4 36 1 年平均降水量的地理分布较为均匀 全市年平均降水量在167 5毫米 188 8毫米 年蒸发量在1708 7 2512 6毫米 是降水量的10 14倍 处于干旱半干旱地区 1 2 2宁夏理工学院的土壤特征 宁夏理工学院校区内存在大量的盐碱地地区 各种盐碱土都是在一定的自 然条件下形成的 其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂 直方向的重新分配 从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来 影响盐 碱土形成的主要因素有 气候条件 在我国东北 西北 华北的干旱 半干旱地区 降水量小 蒸 发量大 溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚 夏季雨水多而集中 大量可 溶性盐随水渗到下层或流走 这就是 脱盐 季节 春季地表水分蒸发强烈 地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层 这是主要的 返盐 季节 东北 华北 半干旱地区的盐碱土有明显的 脱盐 返盐 季节 而西北地 区 由于降水量很少 土壤盐分的季节性变化不明显 地理条件 地形部位高低对盐碱土的形成影响很大 地形高低直接影响地 表水和地下水的运动 也就与盐分的移动和积聚有密切关系 从大地形看 水 溶性盐随水从高处向低处移动 在低洼地带积聚 盐碱土主要分布在内陆盆地 山间洼地和平坦排水不畅的平原区 如松辽平原 从小地形 局部范围内 来 看 土壤积盐情况与大地形正相反 盐分往往积聚在局部的小凸处 土壤质地和地下水 质地粗细可影响土壤毛管水运动的速度与高度 一般 来说 壤质土毛管水上升速度较快 高度也高 砂土和粘土积盐均慢些 地下 水影响土壤盐碱的关键问题是地下水位的高低及地下水矿化度的大小 地下水 位高 矿化度大 容易积盐 河流和海水的影响 河流及渠道两旁的土地 因河水侧渗而使地下水位抬 高 促使积盐 沿海地区因海水浸渍 可形成滨海盐碱土 耕作管理的不当 有些地方浇水时大水漫灌 或低洼地区只灌不排 以致地下 水位很快上升而积盐 使原来的好地变成了盐碱地 这个过程叫次生盐渍化 为防止次生盐渍化 水利设施要排灌配套 严禁大水漫灌 灌水后要及时耕锄 1 3 灌溉控制系统的发展趋势和研究现状综述 1 3 1 灌溉控制系统的发展趋势 随着可编程控制器技术的发展 其发展趋势将体现在以下几个方面 进一 步加快 CPU 的处理速度 变革操作控制方式 发展智能化模块 进一步提高可 靠性 提供更方便灵活的编程方法 让 PLC 使用更加方便 PLC 的结构和规模 更趋向两极分化 即大型化和小型化 PLC 更加规范化 标准化 加强 PLC 的 联网功能 PLC 存储容量及存储特性 灌溉技术改进和发展趋势主要包括以下几个方面 采用激光平地等技术进 行精细平地 促进田间水均匀分布 田间灌水设施自动化 研究应用地面灌溉 自适应控制系统 形成灌溉早期入渗速度 行水控制 停水时间和灌溉效率的 水管理系统 建立区域供水管理系统 采用计算机 PLC 等新技术进行水管理 并实现钟建轻管向重改重管的改变 1 3 2 灌溉控制系统的研究现状综述 我国把节水灌溉作为国民经济可持续发展的一项重要措施和战略任务 同 时也是建设帮保护干旱 半干旱地区生态环境的一条重要途径 目前 世界上 许多工业国家把 PLC 的使用作为衡量电气控制水平的标志 PLC 汇集了超大规 模集成电路的众多优点 把它应用在节水灌溉控制系统中 能够简化硬件结构 提高可靠性 增加灵活性 可收到人们常说的 以软 件 代硬 件 的效果 研制和推广节水灌溉技术是实现农业现代化的需要 我国在开发灌溉自动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 灌溉控制系统设计已朝着自动化和智能化的方向发展 基于 PLC 的灌溉控 制系统设计 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 能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间 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 1 近三 四十年科技的发展 拉开了新的农业技术革命的序幕 灌溉水管理 技术的应用可以减少水在渠系调配过程中的损失 达到节水的目的 该技术还 可以使水量分配合理 增加水量分布的均匀性 因此也是使作物增产增效的有 效途径 以色列 美国 荷兰等国家对不同作物的灌溉制度进行了深入的研究 己取得了丰富的成果 主要体现在农业信息的获取和及时处理 农业系统模拟 农业生产管理 农业专家系统 农业决策支持系统 农业计算机网络应用和农 产品贸易信息化等 国外研究状况 国外由于节水灌溉发展时间长 电子技术水平较高 所以 与节水灌溉配套的自动控制系统也较完善和先进 节水灌溉发达国家已普遍采 用计算机控制灌溉系统 用埋在地下的湿度传感器可以测得土壤湿度信息 还 有的智能系统能通过检测植物茎 果的直径变化 来决定对作物的灌溉计划和 灌溉量 在温室等设施内较多使用小型灌溉控制器 这种设备通常能控制几路 或十几路电磁阀 内有若干套灌溉管理程序 可预先设定灌水开始 结束时间 和灌水间隔时间 操作方便 自动化 智能化控制运行精密 可靠 节省人力 对灌溉过程的控制可达到相当精度 近年来 发达国家为满足对灌溉系统管理 的灵活 准确 快捷的要求 将空间信息技术 计算机技术和网络技术等高新 技术应用到节水灌溉的控制与管理上来 这些技术是目前节水灌溉研究的热点 国内研究状况 我国的节水灌溉技术和设备自 20 世纪 50 年代从国外引进 后 由于设计 管理及设备上的一些问题 没有得到大面积的应用 相配套的 自动控制系统就更少了 到 20 世纪 80 年代 随着经济的发展 水资源的紧张 及国家的重视 节水灌溉得到了迅猛地发展 从国外引进许多先进节水灌溉设 备 同时我国在滴灌等节水灌溉技术上的研究也取得长足进步 但是在自动灌 溉控制系统方面仍属空白 与国外相比 我国技术还比较落后 基本上还没有 自行研制的成型的自动控制产品 那些引进的国外灌溉自动控制设备 是为国 外的具体情况设计的 没有考虑我国的气候 土壤条件 作物类型等因素 并 不适合我国的国情 不能充分发挥它的优势 凡此种种 在我国推广引进国外 控制设备不可行的 目前我国许多温室大棚都己配备了滴灌 喷灌等各种微水 灌溉设备 但是缺乏与之配套的节水灌溉自动控制产品 这些温室大棚仍然采 用手动开关阀门的方式来控制灌溉 耗费人力 而水的利用效率仍然不高 因 此 加速开发适合我国国情的成套 适用 可靠 低成本 高效率 先进的智 能节水灌溉控制系统是十分必要和紧迫的 也是我国今后节水灌溉设备发展的 主要方向 2 PLC 在灌溉控制系统中的应用 2 1 PLC 的概述 2 1 1 PLC 的特点及发展史 体积小 可靠性高 柔性好 可在线更改程序 对环境条件无要求 价格 低廉 第一代 1969 年 1972 年 代表产品有 美国 DEC 公司的 PDP 14 L 日本 立石电机公司的 SCY 022 日本北辰电机公司的 HOSC 20 第二代 1973 年 1975 年 代表产品有 美国 GE 公司的 LOGISTROT 德国 SIEMENS 公司的 SIMATIC S3 S4 系列 日本富士电机公司的 SC 系列 第三代 1976 1983 年 代表产品有 美国 GOULD 公司的 M84 484 584 684 884 德国 SIEMENS 公 司的 SIMATIC S5 系列 日本三菱公司的 MELPLAC 50 550 第四代 1983 年 现在 代表产品有 美国 GOULD 公司的 A5900 德国西门子公司的 S7 系列 2 1 2 PLC 发展方向 PLC 网络化技术的发展 其中有两个趋势 一方面 PLC 网络系统已经不再 是自成体系的封闭系统 而是迅速向开放式系统发展 各大品牌 PLC 除外形成 自己各具特色的 PLC 网络系统 完成设备控制任务之外 还可以与上位计算机 管理系统联网 实现信息交流 成为整个信息管理系统的一部分 另一方面 现 场总线技术得到广泛的采用 PLC 与其他安装在现场的智能化设备 比如智能 仪表 传感器 智能型电磁阀 智能型驱动执行机构等 通过一根传输介质 比 如双绞线 同轴电缆 光缆 链接起来 并按照同一通信规约互相传输信息 由 此构成一个现场工业控制网络 这种网络与单纯的 PLC 远程网络相比 配置更 灵活 扩展更方便 造价更低 性能价格比更好 也更具开放意义 PLC 向高性能小型化方向发展 PLC 的功能正越来越丰富 而体积则越来越 小 比如三菱的 FX IS 系列 PLC 最小的机种 体积仅为 60 90 75mm 相当 于一个继电器 但却具有高速计数 斜坡 交替输出及 16 位四则运算等能力 还具有可调电位器时间设定功能 PLC 已不再是早期那种只能进行开关量逻辑 运算的产品了 而是具有越来越强的模拟量处理能力 以及其他过去只有在计 算机上才能具有的高级处理能力 如浮点数运算 PID 调节 温度控制 精确 定位 步进驱动 报表统计等 从这种意义上说 PLC 系统与 DCS 集散控制系 统 的差别越来越小了 用 PLC 同样可以构成一个过程控制系统 PLC 操作向简易化方向发展 目前 PLC 推广的难度之一就是复杂的编程使 得用户望而却步 而且不同厂商 PLC 所有编程的语言也不尽相同 用户往往需 要掌握更多种编程语言 难度较大 PID 控制 网络通信 高速计数器 位置 控制 数据记录 配方和文本显示器等编程和应用也是 PLC 程序设计中的难点 用普通的方法对它们编程时 需要熟悉有关的特殊存储器的意义 在编程时对 它们赋值 运行时通过访问它们来实现对应的功能 这些程序往往还与中断有 关 编程的过程既繁琐又容易出错 阻碍了 PLC 的进一步推广应用 PLC 的发 展必然朝着操作简化对复杂任务的编程 在这一点上西门子就充当了先行者 西门子 S7 200 的编程软件设计了大量的编程向导 只需要在对话框中输入一些 参数 就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序 大大方便了用户的使用 2 2 PLC 控制灌溉系统的优点 编程方便 现场可修改程序 维修方便 采用模块化结构 可靠性高于继电器 控制装置 体积小于继电器控制装置 数据可直接送入管理计算机 成本可与 继电器控制装置竞争 输入可以是交流 115V 输出为交流 115V 2A 以上 能直 接驱动电磁阀 接触器等 在扩展时 原系统只要很小变更 用户程序存储器容量 至少能扩展到 4K 在灌溉控制系统中采用了 PLC 用软件实现对灌溉系统的自 动控制 可靠性大大提高 去掉了大部分继电器 控制系统结构简单 外部线 路简化 PLC 可实现各种复杂的控制系统 方便地增加或改变控制功能 PLC 可进行故 障自动检测与报警显示 提高运行安全性 并便于检修 用于群控调配和管理 并提高灌溉控制系统运行效率 更改控制方案时不需改动硬件接线 3 灌溉系统硬件设计 3 1 总体设计 3 1 1 设备配置 灌溉设备 确定选用 3 台 IS 单级单吸清水离心泵作为灌水泵 其型号初步 确定为 IS200 150 250 其满足农业灌溉 水温 泵流量的要求 同时分析计 算 确定选用 3 台型号为 Y225S 4 的三相鼠笼型异步电动机作为水泵的原动机 并初步确定摇臂式喷头作为系统的灌水器 控制器 确定选用一台可靠性和性价比比较高的 FX2N 系列 PLC 作为控制系 统的主控元件 外围设备 确定选用 CJ10 交流接触器作为系统的自动控制电路 电动机的 过载保护由热继电器实现 3 1 2 电机启动方法 由电机及拖动基础可知 三相交流异步电动机起动时电流较大 一般是额 定电流的 5 7 倍 故对功率较大的电动机 应采用降压起动方式 Y 降压起 动是常用的方法之一 起动时 定子绕组首先接成星形 待转速上升接近额定转速时 再将定子 绕组的接线换成三角形 电动机便进入全电压正常运行状态 这种起动方法的 优点是设备简单 经济 起动电流小 缺点是起动转矩小 且起动电压不能按 实际需要调节 系统采用 Y 变换起动水泵电机来减少起动电流 减轻对电网 形成的冲击 减少能耗 该系统包括执行机构和控制机构两部分 执行机构主要是电动机作为驱动 源 通过控制各台电机的启动和停止来控制泵工作 从而给植物进行灌溉 控 制机构主要是 PLC 可编程控制器 3 1 3 PLC 对水泵电机控制方法 当 B 类植物的土壤湿度低于最小值时 下液位开关 S2 则闭合 开关量信号 输入 PLC 来控制水泵电机接通电源 当土壤湿度高于最大值时 上液位开关 S1 则闭合 此时开关信号输入 PLC 来控制水泵断电 A 和 C 类植物通过 PLC 的土壤湿度以及土壤 PH 值来实现灌溉系统的起动和 断开 3 2 输入和输出接口 输入 输出接口是 PLC 接受和发送各类信号接点的总称 含主要用于连接 开关量的输入口 输出口 以总线形式出现的总线扩展接口及以通信方式连接 外部信号的通信口 开关量输入口 开关量输入接口用于链接按钮 选择开关行程开关 光电 开关数字拨码开关及各类传感器的执行接点 是 PLC 的主要输入接口 开关量 输入口有交流输入和直流输入两种形式 此设计选用直流输入单元 如图 3 1 图 3 1 直流输入单元 开关量输出口 开关量输出口用于连接继电器 接触器 电磁阀的线圈 是 PLC 的主要输出接口 根据机内输出器件的不同 PLC 开关量输出口通常有 继电器输出 晶体管输出 及晶闸管输出三种输出电路 此设计采用继电器输 出方式 如图 3 2 图 3 2 继电器输出方式 3 3 输入和输出模块的选择 可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备 按钮 限位开关 接 近开关等 的高电平信号 模型类型分直流 5 12 48 60V 几种 交流 115V 和 220V 两种 模块输出的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号 输出 模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共段所允许通过的电流值 输出模 块的电流必须大于负载电流的额定值 3 4 电源 小型整体式可编程控制器内部设有一个开关电源 可为机内电路及扩展单 元供电 另一方面还可为外部输入元件及扩展模块提供 24V 的 DC 电源 3 5 响应时间的分析 可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接受持续时间小于扫描 周期的输入信号 系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状 态发生变化时刻的时间间隔 系统响应时间 输入滤波时间 输出滤波时间 扫描 周期 3 6 机型的确定 此设计 PLC 选型是关键 根据灌溉系统控制的要求 选用三菱 FX2N 64MR 001 32 点输入 32 点继电器输出 带有 RS232 口及日历 时钟功能 供电电 源为 24V 直流或 100 240 V 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 系统中除液位传感器为模拟信号外 其它输入偷 出信号均为开关量 3 7 控制系统的组成 系统主要由 PLC 部分 土壤湿度传感器土壤盐碱度传感器 执行器件等组 成 控制系统结构示意图如下 图 3 3 控制系统组成图 3 8 设备配置确定 灌溉设备 确定选用 3 台 IS 单级单吸清水离心泵作为灌水泵 其型号确定 为 IS200 150 250 同时分析计算 确定选用 3 台型号为 Y225S 4 的三相鼠笼 型异步电动机作为水泵的原动机 并确定摇臂式喷头作为系统的灌水器 控制器 确定选用一台可靠性和性价比比较高的 FX2N 系列 PLC 作为控制系 统的主控元件 在此选用三菱 FX2N 64MR 001 外围设备 确定选用 CJ10 交流接触器作为系统的自动控制电路 电动机的 过载保护由热继电器实现 CJ10 交流接触器中间的是三相电源线线 侧边的 分别是一对常开触点和一对常闭触点 是用作自锁和连锁的 3 9 PLC 输入 输出点分配及系统结构框图 此设计 PLC 选型是关键 根据灌溉系统控制的要求 选用三菱 FX2N 64MR 001 32 点输入 32 点继电器输出 带有 RS232 口及日历 时钟功能 供电电 源为 24V 直流或 100 240 V 交流 同时可以控制 4 路 A D 4 路 D A 系统 可以方便地扩展入 出口 系统中除压力传感器为模拟信号外 其它输入偷出 信号均为开关量 3 9 1 PLC 输入 输出点分配 表 3 1 PLC 输入点分配 输入设备名称输入点 电机启动按钮X000 停机按钮X001 土壤湿度传感器开关X002 土壤盐碱度传感器开关X003 初始化脉冲M8002 运行监视器M8000 二号电磁阀置位开关X004 表 3 2 PLC 输出点分配 输出设备名称输出点 一号电机星形接通Y000 一号电机电机三角形接通Y001 二号电机星形接通Y010 二号电机三角形接通Y011 三号电机星形接通Y020 三号电机三角形接通Y021 一号电磁阀Y002 二号电磁阀Y003 三号电磁阀Y004 一号电磁阀指示灯Y005 二号电磁阀指示灯Y006 三号电磁阀指示灯Y007 3 9 2 系统结构框图 根据灌溉植物的特点 对其控制应满足植物的需要 因此选用 PLC 作为灌 溉控制系统的核心 系统由 PLC 控制器 FX2N 64MR 001 24V 直流电源电源 启 停按钮 数据采集器件包括土壤湿度传感器 土壤盐碱度器 执行器件包括电 磁阀 带动水泵的电机 控制系统结构框图如下 图 3 4 系统结构框图 4 控制系统各部分功能及设计 控制系统包括电机 Y 启动 本系统除了土壤湿度传感器以及土壤盐碱传 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 FPI 可编程控制器专用编程软件编制梯形图 A 类耐碱不耐旱植物 在不同地域 土壤湿度不同 当湿度位于最低点时 土壤湿度传感器输入信号给 PLC 控制 X002 闭合 一号电磁阀得电开启 一号 电磁阀指示灯亮 一号电机先星形连接 2 秒后电机三角形连接 一号电机带 动水泵 1 工作 往水池里注水 当湿度位于最高点时 土壤湿度传感器输入信 号给 PLC 控制 X004 闭合 同时一号电磁阀断电 一号电磁阀指示灯熄灭 一号 电机停止工作 从而水泵 1 停止运转 往水池里注水停止 B 类耐旱不耐碱植物 在不同地域 土壤盐碱地不同 当盐碱地 PH 位于最 高点时土壤盐碱度度传感器输入信号给 PLC 控制 X003 闭合 二号电磁阀得电 开启 二号电磁阀指示灯亮 二号电机先星形连接 2 秒后电机三角形连接 二号电机带动水泵 2 工作 往水池里注水 当盐碱度度 PH 值位于最高点时 土 壤盐碱度传感器输入信号给 PLC 控制 X004 闭合 同时二号电磁阀断电 二号电 磁阀指示灯熄灭 二号电机停止工作 从而水泵 2 停止运转 往水池里注水停 止 C 类不耐旱不耐碱植物 在不同地域 土壤盐碱地不同 土壤湿度不同 当盐碱地 PH 位于最高点时土壤盐碱度度传感器输入信号给 PLC 控制 X003 闭 合 二号电磁阀得电开启 二号电磁阀指示灯亮 二号电机先星形连接 2 秒 后电机三角形连接 二号电机带动水泵 2 工作 往水池里注水 当盐碱度度 PH 值位于最高点时 土壤盐碱度传感器输入信号给 PLC 控制 X004 闭合 同时二号 电磁阀断电 二号电磁阀指示灯熄灭 二号电机停止工作 从而水泵 2 停止运 转 往水池里注水停止 当湿度位于最低点时土壤湿度传感器输入信号给 PLC 控制 X002 闭合 一号电磁阀得电开启 一号电磁阀指示灯亮 一号电机 先星形连接 2 秒后电机三角形连接 一号电机带动水泵 1 工作 往水池里注 水 当湿度位于最高点时 土壤湿度传感器输入信号给 PLC 控制 X004 闭合 同 时一号电磁阀断电 一号电磁阀指示灯熄灭 一号电机停止工作 从而水泵 1 停止运转 往水池里注水停止 在满足以上两种条件时 盐碱度 PH 值高时 湿 度较低时 应该满足前者要求 当盐碱度 PH 值正常或略低时 湿度较高时 应 该满足后者要求 当满足要求时 三号电磁阀启动 三号电机启动 开始浇水 到达要求后 停止浇水 采用 1 号 2 号 3 号水泵分别控制注水管 喷头 1 喷头 2 以控制浇灌 三种植物 土壤盐碱度 土壤湿度信号输入 PLC 通过继电器控制盘控制水泵 1 水泵 2 水泵 3 在设定的湿度以及 PH 值内启停 从而控制灌溉三种不同的 植物 4 1 软件设计程序流程图 4 1 1 A 类植物灌溉程序流程图 图 4 1 4 1 2 B 类植物灌溉程序流程图 图 4 2 4 1 3 C 类植物灌溉程序流程图 图 4 3 4 2 电机 Y 启动 系统要求当按下启动按钮 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 过段时间 KMy 断开 继电器 KM 接通 即完成 Y 启动 控制梯形图与程序如下 4 3 A 类植物灌溉控制 A 类耐碱不耐旱植物 在不同地域 土壤湿度不同 当湿度位于最低点时 土壤湿度传感器输入信号给 PLC 控制 X002 闭合 一号电磁阀得电开启 一号 电磁阀指示灯亮 一号电机先星形连接 2 秒后电机三角形连接 一号电机带 动水泵 1 工作 往水池里注水 当湿度位于最高点时 土壤湿度传感器输入信 号给 PLC 控制 X004 闭合 同时一号电磁阀断电 一号电磁阀指示灯熄灭 一号 电机停止工作 从而水泵 1 停止运转 往水池里注水停止 控制梯形图与程序如下 4 4 B 类植物灌溉控制 B 类耐旱不耐碱植物 在不同地域 土壤盐碱地不同 当盐碱地 PH 位于最 高点时土壤盐碱度度传感器输入信号给 PLC 控制 X003 闭合 二号电磁阀得电 开启 二号电磁阀指示灯亮 二号电机先星形连接 2 秒后电机三角形连接 二号电机带动水泵 2 工作 往水池里注水 当盐碱度度 PH 值位于最高点时 土 壤盐碱度传感器输入信号给 PLC 控制 X004 闭合 同时二号电磁阀断电 二号电 磁阀指示灯熄灭 二号电机停止工作 从而水泵 2 停止运转 往水池里注水停 止 控制梯形图与程序如下 4 5 C 类植物灌溉控制 C 类不耐旱不耐碱植物 在不同地域 土壤盐碱地不同 土壤湿度不同 当盐碱地 PH 位于最高点时土壤盐碱度度传感器输入信号给 PLC 控制 X003 闭 合 二号电磁阀得电开启 二号电磁阀指示灯亮 二号电机先星形连接 2 秒 后电机三角形连接 二号电机带动水泵 2 工作 往水池里注水 当盐碱度度 PH 值位于最高点时 土壤盐碱度传感器输入信号给 PLC 控制 X004 闭合 同时二号 电磁阀断电 二号电磁阀指示灯熄灭 二号电机停止工作 从而水泵 2 停止运 转 往水池里注水停止 当湿度位于最低点时土壤湿度传感器输入信号给 PLC