基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计

基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要：水是所有生命过程中不可替代的基本要素水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源我国在世界13个贫困国家中，人均拥有水资源的数量为2300立方米，仅占世界人均水平的四分之一，仅排在第109位。而且时间和空间的分布很不均匀，南部更北，东部更西。夏天和秋天多，冬天和春天少。占国土面积50%以上的华北、西北、东北地区的水资源只占全国总量的20%左右。近年来随着人口增长、经济发展、城市化水平的提高，水资源供需矛盾尖锐，农业干旱和缺水现象成为我国经济社会发展的重要制约因素，生态环境的恶化也在加剧。目前，按用水量计算，全国范围内旱情每年358亿立方米，农业灌溉遭受300亿立方米的缺水。20世纪90年代以来，我国农业年均干旱面积超过2000万公顷，全国660多个城市中有一半以上遭遇了水危机，北方河流破坏问题日益突出，水短缺已从北方扩散到南方的许多地区。由于地表水资源不足，地下水超采，全国地区地下水降落漏斗面积达8.2万平方公里。发达国家农业用水的比重一般约为总用水量的50%。目前，我国农业用水的比重从1980年的88%减少到现在的70%，今后还会继续减少，农户孟买和缺水的局面不可逆转。北方地区水资源的开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南部地区。我国农业灌溉用水多，灌溉效率低、浪费水的问题普遍存在。目前，全国灌溉用水利用率约为43%，单方面水价比例仅10公斤左右，发达国家灌溉用水利用率为70-80%，单方面粮食生产率不到2.0公斤以上。利用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适度“微灌”，具有重要的现实意义和广泛的历史意义。在灌溉系统中合理普及自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源紧张加剧的矛盾，还可以提高农作物产量，降低农产品成本。使用PLC调整各种土壤湿度，打开和停止水完全由土壤湿度信号控制，以便土壤湿度值保持在作物生长所需的最佳范围内。这样不仅有利于农作物的生长，还能节约宝贵的水资源。关键字：自动供水；PLC湿度传感器；农业自动灌溉系统1自动供水系统简介该系统利用自主开发的湿度传感器监控土壤湿度情况，如果土壤湿度低于要求的值，则自动打开泵马达和电磁阀，给该土壤浇水，达到要求湿度的值后停止供水。该系统在PLC过程中设置了相应的比较值(上限和下限)，以便在不同的生长阶段满足不同作物或同种作物的土壤湿度要求，使用PLC多路径控制为每条道路设置不同的湿度调节范围。比较运行中传感器的当前信号和程序设置，根据比较结果确定是否需要给土壤浇水，当当前信号达到设定的下限时，打开灌溉系统灌溉作物。当土壤湿度达到设定的上限时，关闭供水系统。2电气原理图1自动供水设备电源图图1中的输入电压为AC220V。空气开关选择DC47-60 C5。具有手动开关并自动执行低压、电压损失、过载和短路保护的开关。KHDY1开关电源有两个输出，DC24V为PLC供电。另一条路是DC5V，为湿度传感器电路和水位自动控制电路供电。KHDY2开关电源输出DC24V为电磁阀和继电器供电。两个开关电源均为50瓦。图2 PLC控制布线图图2中的可编程逻辑控制器(PLC)1采用TAIAN GENIE，型号为10HR-D。电源电压为直流24V，具有自己的液晶屏和按键操纵器，使程序易于编辑和修改。有6个开关输入点、2个模拟输入点和4个RELAY继电器输出点。主命令开关SA1达到自动操作模式后，再次按SB3按钮，设备将进入自动操作状态。主命令开关SA1处于手动操作模式时，再次按下SB1按钮，设备1将工作。按下SB2按钮后，此设备将以两个方向工作。当水箱的水位下降到下限时，水位控制器控制继电器J3关闭，通过PLC的逻辑控制泵马达停止工作，保护泵马达，控制面板上的蜂鸣器报警音、报警指示灯闪烁，提示油箱加水。SB4是紧急停止按钮，按下后PLC停止工作，警报指示灯亮起。输入电路上有fuz1保险，输出电路上有fuz2保险。湿度检测装置是我们自己开发的。此电路使用比较器电路、R-S触发电路、灌嘴电路、输出电路等。将湿度信号转换为模拟电气信号将比较PLC的模拟输入部A1、A2和PLC的上限和下限，以确定是否需要供水。泵电机使用直流电动机，控制直流电动机的电枢电压，控制电动机的速度，控制电动机的速度，控制泵水的流量，结合软件控制，使电机间歇运行，正好适合滴灌。3PLC原理图3 PLC阶梯上图是PLC阶梯图。3有用的功能块：时间继电器T1状态ON延迟5S时间继电器T2状态ON延迟15S时间继电器T3状态ON延迟5S时间继电器T4状态ON延迟15S比较器G1方向参考值=3.5比较器G2 1方向参考值=0.5比较器G3 2-way参考值=3比较器G4 2路径参考值=0.5中继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主命令开关碰到自动状态时，输入点I1关闭，按自动按钮SB3，输入点I4关闭，中间继电器M9输出到1，处于自动锁定状态。第一湿度传感器的输出信号连接到PLC的模拟输入部A1，当前值G1是上限模拟比较器，相应的参考值可以根据要求随机确定。G2是模拟比较器的下限，您可以根据需要指定参考值。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号阀门YV1为关闭状态。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，泵关闭。如果A1=G2，则继电器M2输出为1，继电器M4输出为1，输出继电器Q1打开1，1号阀门YV1。时间继电器T1为1，延迟5秒后，分离M3，泵打水5秒。T2在15秒后分离T1，T2也输出为0。t1等于1，5秒后分离M3，泵接水5秒。T2延迟15秒后分离t1，T2也输出为0，T1输出为1，泵抽出5秒，15秒的水。(由时间继电器控制的时间可以根据需要自由设置。)第二湿度传感器的输出信号与PLC的模拟输入部A2连接为当前值，G3是上限模拟比较器，可以根据要求随意指定值。G4是最小模拟比较器，可以根据要求自由指定参考值。工作方式与第一条路相同。水位下降到下限时，输入点I6为1，中间继电器MA为1，分离输出继电器Q3时，泵停止工作，打开输出继电器Q4，实现保护目的，使蜂鸣器发出声音警报。4发展前景目前国内供水系统采用了很多时间控制，供水容量完全取决于时间，没有精确控制土壤湿度。一些供水系统也使用湿度调节装置，但并不是根据土壤的湿度要求自由调节多路复用和所有方法。该系统利用PLC调整多种土壤，水的开放和停止完全由土壤湿度信号控制，土壤湿度值可以保持在作物生长所需的最佳范围内。这样不仅有利于农作物的生长，还能节约宝贵的水资源。该系统可用于农场大面积田浇水管理或保存家庭珍贵花草，只需选择合适的传感器，调整PLC程序的湿度设置即可。该系统由于成本低、应用范围广，其推广应用前景比较乐观。参考文献：1领水、利科逊、马里利。应用PLC自动剖切路径J。机床电气2003(4)。汤德清。实用555汽车规划器N。新闻稿，1994-11-27(2)。3丁谓、魏康平。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20043336959-85。附录- top互联网托普物联网是浙江托普仪表有限公司下属的重要项目。浙江托普装备是国内屈指可数的农业仪器研发生产企业，在农业领域根据自己的研发实力和自主开发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！基于客户需求的topple致力于与现代农业技术、通信技术、计算机技术、GIS信息技术和物联网技术相结合，为传统行业提供信息、智能产品和端到端解决方案。主要事项包括：田间种植智能解决方案、畜牧业管理解决方案、食品安全追踪解决方案、食用菌种植智能管理解决方案、粮食管理解决方案、温室智能控制解决方案等。托福网络3大系统产品我们知道物联网主要由三个级别组成：识别层、传输层和应用层。因此，topiot产品主要扩展到这三个级别，涵盖识别系统(环境监测检测器)、传输系统(数据传输处理网络)和应用程序系统(终端智能控制平台)。)，以获取详细信息top internet模块化智能集成系统托福网络以自身研发的优点为基础，开发了多种模块化智能集成系统。1、检测模块：环境检测监控系统。根据各种检测设备完成整个校园或监控非现场校园所需的数据。2、端子模块：即端子智能控制系统。完成或远程控制各种农业生产所需的自动控制，包括自动灌溉、自动冷却、风扇自动开闭、自动照明和遮阳、自动快门、自动开窗切断、自动液体肥料施肥、自动喷洒。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要通过监测中心实时获取植物生长信息，可以随时在监测中心或异地互联网上查看农作物的实时生长状态。4、预警模块：远程植物保护预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等接收警报。5、可追溯性模块：即农产品安全追踪系统。该系统