PLC 技术在植物灌溉控制系统中的应用

张 蕊 上海工程技术大学高职学院 上海 200437

江 灏 上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125

【文章摘要】

随着科学技术的不断进步，可编程控制器（PLC）在自动控制系统中的应用越来越广泛。以三菱FX2N 系列PLC 作为核心控制器，对植物灌溉的自动控制系统进行设计， 实现对植物灌溉的定时、适时控制，对节约水资源和人力意义很大。

【关键词】

植物灌溉系统；PLC 技术；硬件设计； 软件设计

0 引言

我国是一个严重缺水的国家，近年来大面积干旱现象持续发生。传统的灌溉方式对水资源浪费严重，使得农业供水矛盾日益突出，已经不适应现代农业的发展。节水灌溉是解决供水矛盾，节约水资源，保护环境的一条重要途径。随着电气控制技术的飞速发展，PLC 技术的应用越来越广泛。PLC 具有结构简单、可靠性高、灵活性强等优点，把它应用于植物灌溉系统，可以每天智能的给植物浇水，并且保证水量，定期的给植物补水而不需要人工看护，适应农业现代化发展的需要。

1 控制要求

本文设计的植物灌溉控制系统根据不同植物生长的特点和要求将灌溉系统分成了A、B 两个区域，针对两个区域中不同植物对灌溉的不同要求，采用PLC 作为主控制器，系统的控制要求如下：A 区采用普通喷洒方式，每喷2 分钟，停10 分钟；B 区采用旋转式喷头进行灌溉，将喷头分成二组分别工作，每组喷灌5 分钟，停30 分钟。控制系统的工作方式有手动控制和自动控制两种，可以手动或自动控制水泵的启动停止及各电磁阀的开关。如遇到阴雨天，系统会自动停止灌溉。同时，系统会通过传感器测量周围环境的温度、湿度并进行相应的调整，即当温度、湿度达到某一设定值时，系统会发出报警信号并改变程序的运行方式。

2 硬件设计

根据植物灌溉系统的工作过程，针对不同作物的灌溉要求，在A 区设置4 个、B 区设置2 个电磁阀来控制灌溉，用一个继电器来控制水泵，为灌溉系统提供水源，用两个温度传感器和两个湿度传感器来分别检测A 区和B 区周围环境的温度和湿度。当检测到的温度大于设定值或者湿度小于设定值时，植物灌溉控制系统开始动作。同时，为了避免发生意外或故障，保证系统的正常运行，系统设有声光报警系统。本系统选用PLC 作为控制器， 对PLC 进行选型主要取决于控制系统输入、输出信号的点数、用户程序的长短及其它相关功能。根据系统的控制要求，输入／输出信号均为开关量控制，其中输入信号10 点，输出信号13 点，控制系统较简单，输入／输出点数较少，考虑将来发展需要增加10%-15% 的余量，因此，选择三菱FX2N-48MR 型PLC，有24 个输入点和24 个输出点，采用继电器输出形式。能满足控制系统的要求，其输入／输出信号及通道分配如下：

输入：启动按钮：X0 停止按钮： X11

阴雨传感器输入：X1 泵试验开关：X12

温度传感器输入：X2、X3

湿度传感器输入：X4、X5

输出：1-6 号电磁阀：Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5

自动控制指示灯：Y15

手动控制指示灯：Y16

温度报警灯：Y10 湿度报警灯： Y11

水泵运行指示灯：Y12 水泵输出： Y14

3 软件设计

根据控制要求以及系统的动作过程，设计的植物灌溉控制系统A 区的梯形图程序如下图1 所示，控制系统其余部分的梯形图程序略。

4 结论

本文把PLC 控制技术应用到植物灌溉系统中，由PLC 作为控制器构成的灌溉控制系统抗干扰能力强，设计简单，性能稳定，自动运行状态下无须人工管理，节省大量灌溉管理费用，降低灌溉成本， 提高了水资源的利用效率，实现了植物灌溉实时、适量的控制，符合植物灌溉环境控制的特点。

【参考文献】

[1] 王丽波. 基于PLC 的植物灌溉控制系统设计[J]. 自动化技术与应用, 2007, 26(9):70-71

[2] 吴丽. 电气控制与PLC 应用技术[M]. 机械工业出版社, 2011.6.

图1 控制系统A 区梯形图

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