植物灌溉系统设计论文

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1系统方案设计

1.1主机选型

可编程控制器的种类和型号可根据系统的大小和稳定性的要求进行调整。三菱﹑西门子﹑欧姆龙的小型机一般可以满足要求，这里选用三菱FX2N系列，其体积小﹑配置灵活﹑价格适中，很适于在机电一体化产品中使用。因本系统只有数字量开关输入，无模拟量输入，故凭可编程控制器本身的抗干扰能力已能满足要求，而不必另外增加其他抗干扰措施。

1.2传感器选择

土壤温度传感器：测试温度的传感器有很多种，较普遍使用的是热电偶和热电阻传感器。本文采用热电阻Pt100温度传感器进行土壤温度的数据采集，热电阻的优点是线性度好、精度高，有较好的长期稳定性，工作温度范围大，只要经过适当的数据处理就可以传输、显示并记录其温度输出。土壤湿度传感器选择由中国科学院南京土壤研究所生产的FJA－10型负压式土壤湿度计。该湿度计的测量范围为0kPa～100kPa，测量精度为±2．5kPa；输出电压信号为0V～5V，供电电源为交流220V。雨量传感器选用型号为FDY－01的翻斗型雨量传感器，其输出信号为单干式舌簧管通断，工作强度为0℃～50℃。

2系统实现

该灌溉系统的控制方式分为手动模式和自动模式，用户可以通过按钮自由选择。自动工作模式可根据不同植物的灌溉要求设定好参数，满足灌溉条件即可自动进行灌溉，并可根据温、湿度传感器的参数自动停止灌溉。手动控制模式通过按钮手动进行各植物的灌溉和停止。当降雨量达到一定值，或土壤中水份充足时，或供水水管断流时，报警系统启动。这时出现问题的种植区域报警灯点亮，发出报警声音信号，提醒操作人员。解决问题后，可以按下“消音”按钮以解除铃响。

2.1硬件设计

2.1.1I／O点估算

输入信号共需17个输入信号点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留15％的备用点，应取3个点备用，这样共需20个输入点。输出信号：共需要14个输出点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留15％的备用点，应取2个点备用，这样共需16个输出点。

2.2软件设计

系统控制程序流程图接通电源，按下总启动按钮，系统启动，人工选择是自动工作方式还是手动工作方式。若选用自动工作模式，首先确认程序的时间设定有无错误，如设定值正确，程序继续将往下执行，否则，则检查电磁阀是否打开。程序运行过程中遇到下雨或水泵断水等情况，报警系统启动，哪个种植区域出现问题，哪个区域报警指示灯亮。等消除报警音之后，程序可以继续正常运行，直到程序结束。当按下手动总开按钮，自动运行模式停止，手动运行开始，手动运行指示灯亮。通过各种植区域手动和停止按钮来控制水泵和每个种植区域的电磁阀运行。

2.3人机界面

MCGS即“监视与控制通用系统”，是一套基于Windows操作系统可用来快速构造和生成上位机监控系统的组态触屏软件系统。组态技术在节水灌溉控制系统中的应用能够形成可视化人机界面，并能够对灌溉的运行情况进行实时、有效、便捷的监控。同时，组态王软件具有良好的扩展性和设备硬件无关性，能够根据不同的现场控制需要方便快捷地建立动画画面和监控系统以及形成各种数据报表。监控画面由主画面、点动控制、自动控制、报警记录及留言板等画面组成，如图3所示。主画面为系统启动画面，由各功能按键进入各种植区域对应的子画面，进行各功能参数的设定和系统监控。

3结语

本文展示了一种基于触摸屏和PLC控制的自动灌溉系统，针对不同植物的不同灌溉要求，能够实现自动控制。

作者：张慧 胡志刚 单位：南通纺织职业技术学院