1、精選優質文檔-傾情為你奉上基于PLC控制技術的農業自動灌溉系統設計摘要：  水是一切生命過程中不可替代的基本要素，水資源是國民經濟和社會發展的重要基礎資源。我國是世界上13個貧水國之一，人均水資源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且時空分布很不均勻，南多北少，東多西少；夏秋多，冬春少；占國土面積50以上的華北、西北、東北地區的水資源量僅占全國總量的20左右。近年來，隨著人口增加、經濟發展和城市化水平的提高，水資源供需矛盾日益尖銳，農業干旱缺水和水資源短缺已成為我國經濟和社會發展的重要制約因素，而且加劇了生態環境的惡化。  

2、; 按現狀用水量統計，全國中等干旱年缺水358億立方米，其中農業灌溉缺水300億立方米。20世紀90年代以來，我國農業年均受旱面積達2000萬公頃以上，全國660多個城市中有一半以上發生水危機，北方河流斷流的問題日益突出，缺水已從北方蔓延到南方的許多地區。由于地表水資源不足導致地下水超采，全國區域性地下水降落漏斗面積已達8.2萬平方公里。   發達國家的農業用水比重一般為總用水量的50左右。目前，我國農業用水比重已從1980年的88下降到目前的70左右，今后還會繼續下降，農業干旱缺水的局面不可逆轉。北方地區水資源開發利用程度已經很高，開源的潛力不大。南方

3、還有一些開發潛力，但主要集中在西南地區。   我國農業灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。目前全國灌溉水利用率約為43，單方水糧食生產率只有10公斤左右，大大低于發達國家灌溉水利用率70-80%、單方水糧食生產率2.0公斤以上的水平。通過采用現代節水灌溉技術改造傳統灌溉農業，實現適時適量的“精細灌溉”，具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。在灌溉系統合理地推廣自動化控制，不僅可以提高資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農作物的產量，降低農產品的成本。本次設計是采用PLC控制多路不同的土壤濕度，澆灌的開啟和停止完全由土壤的濕度信號控制，能使

4、土壤的濕度值保持在作物生長所需要的最佳范圍之內。這樣既有利于作物的生長，又能節約寶貴的水資源。關鍵詞：自動澆灌; PLC; 濕度傳感器；農業自動灌溉系統1 自動澆灌系統簡介系統采用自行研制的濕度傳感器監測土壤的濕度情況，當土壤濕度低于所要求的值后，自動開啟水泵電機和電磁閥，對該土壤澆水，當濕度達到所要求的值后，停止澆水。為滿足不同作物或同種作物在不同生長期對土壤濕度要求的不同，本系統采用PLC多路控制，在PLC的程序中設定相應的比較值（上下限），以便每一路均可設定不同的濕度控制范圍。工作中把傳感器的當前信號與程序的設定值進行比較，根據比較的結果決定土壤是否需要澆水，若當前信號達到設定的下限值，

5、則開啟澆灌系統對作物進行灌溉;當土壤濕度達到設定的上限值，則關閉澆灌系統。2 電氣原理圖1  自動澆灌裝置電源圖圖1中輸入電壓是AC220V。空氣開關選用DC47-60 C5。是一種即有手動開關作用又能自動進行欠電壓、失電壓、過載和短路保護的開關。KHDY1開關電源具有兩路輸出，一路是DC24V，為PLC供電；另一路是DC5V，為濕度傳感器電路和水位自動控制電路提供電源。KHDY2開關電源輸出DC24V,為電磁閥和繼電器提供電源。兩個開關電源均為50W。圖2   PLC控制接線圖圖2中 PLC（可編程邏輯控制器）1采用的是TAIAN GENIE，型號為10HR-D

6、。電源電壓為直流24V，本身帶有LCD顯示屏及按鍵操作盤，可方便地編輯程序及修改程序。具有6個開關輸入點，2個類比輸入點，4個RELAY繼電器輸出點。當主令開關SA1打到自動工作方式,然后再按下SB3按鈕，此裝置進入自動工作狀態。當主令開關SA1置于手動工作方式下,然后再按下SB1按鈕，此裝置1路工作。按下SB2按鈕，此裝置2路工作。當水箱的水位下降到下限時，水位控制器控制繼電器J3閉合，通過PLC的邏輯控制控制水泵電機停止工作，保護了水泵電機，同時控制面板上蜂鳴器發出報警聲、報警指示燈閃亮，提示為水箱加水。SB4是緊急停止按鈕，當它按下時PLC停止工作，并且報警指示燈亮。在輸入電路中串入FU

7、1保險進行保護，在輸出電路中串入FU2保險進行保護。濕度檢測裝置是我們自行研制的2。此電路用了比較器電路、R-S觸發器電路、門電路、輸出電路等。把濕度信號轉化為模擬電信號送入到PLC的類比輸入端A1、A2，與PLC的上下限比較，以確定是否需要澆灌。水泵電機采用直流電機，控制直流電機的電樞電壓，就能控制電機的轉速，而控制電機的轉速就能控制水泵的出水量，再結合軟件控制，使電機間歇運轉，正好達到滴灌。3       PLC原理圖3  PLC梯形圖上圖是PLC梯形圖。3有用功能塊：時間繼電器  T1 

8、狀態ON  延時5S時間繼電器  T2  狀態ON  延時15S時間繼電器  T3  狀態ON  延時5S時間繼電器  T4  狀態ON  延時15S比較器       G1   1路    參考值 <=3.5比較器       G2   1路    參考值 >=0.

9、5比較器       G3  2路    參考值 <=3比較器       G4  2路    參考值 >=0.5中間繼電器 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 MA輸出繼電器 Q1 Q2 Q3 Q4輸入點:I1 I2 I3 I4 I5 I6(A1 A2)輸出點： Q1 Q2 Q3 Q4當主令開關打到自動狀態時，輸入點I1閉合，按下自動按鈕SB3，輸入點I4閉合，中間

10、繼電器M9輸出為1并自鎖，系統處于自動狀態。第一路濕度傳感器的輸出信號已接入PLC的模擬輸入端A1，作為當前值，G1為上限類比比較器，其參考值可以根據要求隨意定；G2為下限類比比較器，其參考值可以根據要求隨意定。當A1>=G1時，繼電器M2輸出為0，繼電器M4輸出為0，輸出繼電器Q1為0，1號水閥YV1關閉。時間繼電器T1、T2輸出為0，繼電器M3輸出為0，輸出繼電器Q3為0，水泵關閉。當A1<=G2時，繼電器M2輸出為1，繼電器M4輸出為1，輸出繼電器Q1為1，1號水閥YV1打開。時間繼電器T1為1并延時5秒后斷開M3,水泵打水5秒鐘；T2延時15秒后斷開T1,T2也輸出為0，T

11、1又為1并延時5秒后斷開M3,水泵打水5秒鐘；T2延時15秒后斷開T1,T2也輸出為0，T1又為1，就這樣周而復始，使水泵打水5秒、停15秒。（時間繼電器所控時間可按要求隨意定）。第二路濕度傳感器的輸出信號已接入PLC的模擬輸入端A2，作為當前值，G3為上限類比比較器，其參考值可以根據要求隨意定；G4為下限類比比較器，其參考值可以根據要求隨意定。工作原理與第一路相同。當水位下降到下限時，輸入點I6為1，中間繼電器MA為1，斷開輸出繼電器Q3，水泵停止工作，并接通輸出繼電器Q4，使蜂鳴器發出聲音報警，達到保護的目的。4  發展前景當前國內的澆灌系統多采用時間控制，澆水量完全由時間決定，

12、不能精確控制土壤的濕度。有些澆灌系統雖然也采用濕度控制，但沒有根據土壤不同的濕度要求實現多路控制和每一路的自由調節。本系統采用PLC控制多路不同土壤，澆灌的開啟和停止完全由土壤的濕度信號控制，能使土壤的濕度值保持在作物生長所需要的最佳范圍之內。這樣既有利于作物的生長，又能節約寶貴的水資源。本系統可用于農場大片田地的澆灌管理，也可用于家庭名貴花草的養護，只需選擇合適的傳感器和調整PLC程序中濕度的設定值即可。本系統由于成本低，適用的范圍寬，其推廣應用的前景是比較樂觀的。參考文獻：1陸秀令,李可生,馬莉.PLC在自動剪切線上的應用J.機床電器2003(4).2唐德清.實用555汽車閃光器N.電子報

13、,1994-11-27(2).3丁煒,魏孔平.可編程控制器在工業控制中的應用M.北京:化學工業出版社,2004:59-85.附錄-托普物聯網托普物聯網是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。浙江托普儀器是國內領先的農業儀器研發生產商，依據自身在農業領域的研發實力，和自主研發的配套設備，在農業物聯網領域嶄露頭角！托普物聯網以客戶需求為源頭，結合現代農業科技、通信技術、計算機技術、GIS信息技術，以及物聯網技術，竭誠為傳統行業提供信息化、智能化的產品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養殖管理解決方案、食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產養殖管理解決方案、溫室大

14、棚智能控制解決方案等。托普物聯網三大系統產品我們知道物聯網主要包括三大層次，即感知層、傳輸層和應用層。因此托普物聯網產品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統（環境監測傳感設備）、傳輸系統（數據傳輸處理網絡）、應用系統（終端智能控制平臺。）托普物聯網模塊化智能集成系統托普物聯網依據自身研發優勢，開發了多種模塊化智能集成系統。1、傳感模塊：即環境傳感監測系統。它依據各類傳感設備可以完成整個園區或完成對異地園區所需數據監測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統。它可以完成整個園區或遠程控制異地園區進行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風機，自動補光及遮陽，自動卷簾，自動開窗關窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農業生產所需的自動控制。3、視頻監控模塊：即實時視頻監控系統。主要是通過監控中心實時得到植物生長信息，在監控中心或異地互聯網上既可隨時看到作物的實時生長狀況。4、預警模塊：即遠程植保預警系統。可以通過聲光報警、短信報警、語音報警等方式進行預警。5、溯源模塊：即農產品安全溯源系