植物灌溉系統設計論文

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1系統方案設計

1.1主機選型

可編程控制器的種類和型號可根據系統的大小和穩定性的要求進行調整。三菱﹑西門子﹑歐姆龍的小型機一般可以滿足要求，這里選用三菱FX2N系列，其體積小﹑配置靈活﹑價格適中，很適于在機電一體化產品中使用。因本系統只有數字量開關輸入，無模擬量輸入，故憑可編程控制器本身的抗干擾能力已能滿足要求，而不必另外增加其他抗干擾措施。

1.2傳感器選擇

土壤溫度傳感器：測試溫度的傳感器有很多種，較普遍使用的是熱電偶和熱電阻傳感器。本文采用熱電阻Pt100溫度傳感器進行土壤溫度的數據采集，熱電阻的優點是線性度好、精度高，有較好的長期穩定性，工作溫度范圍大，只要經過適當的數據處理就可以傳輸、顯示并記錄其溫度輸出。土壤濕度傳感器選擇由中國科學院南京土壤研究所生產的FJA－10型負壓式土壤濕度計。該濕度計的測量范圍為0kPa～100kPa，測量精度為±2．5kPa；輸出電壓信號為0V～5V，供電電源為交流220V。雨量傳感器選用型號為FDY－01的翻斗型雨量傳感器，其輸出信號為單干式舌簧管通斷，工作強度為0℃～50℃。

2系統實現

該灌溉系統的控制方式分為手動模式和自動模式，用戶可以通過按鈕自由選擇。自動工作模式可根據不同植物的灌溉要求設定好參數，滿足灌溉條件即可自動進行灌溉，并可根據溫、濕度傳感器的參數自動停止灌溉。手動控制模式通過按鈕手動進行各植物的灌溉和停止。當降雨量達到一定值，或土壤中水份充足時，或供水水管斷流時，報警系統啟動。這時出現問題的種植區域報警燈點亮，發出報警聲音信號，提醒操作人員。解決問題后，可以按下“消音”按鈕以解除鈴響。

2.1硬件設計

2.1.1I／O點估算

輸入信號共需17個輸入信號點，考慮到以后可能會對系統進行調整與擴充，所以留15％的備用點，應取3個點備用，這樣共需20個輸入點。輸出信號：共需要14個輸出點，考慮到以后可能會對系統進行調整與擴充，所以留15％的備用點，應取2個點備用，這樣共需16個輸出點。

2.2軟件設計

系統控制程序流程圖接通電源，按下總啟動按鈕，系統啟動，人工選擇是自動工作方式還是手動工作方式。若選用自動工作模式，首先確認程序的時間設定有無錯誤，如設定值正確，程序繼續將往下執行，否則，則檢查電磁閥是否打開。程序運行過程中遇到下雨或水泵斷水等情況，報警系統啟動，哪個種植區域出現問題，哪個區域報警指示燈亮。等消除報警音之后，程序可以繼續正常運行，直到程序結束。當按下手動總開按鈕，自動運行模式停止，手動運行開始，手動運行指示燈亮。通過各種植區域手動和停止按鈕來控制水泵和每個種植區域的電磁閥運行。

2.3人機界面

MCGS即“監視與控制通用系統”，是一套基于Windows操作系統可用來快速構造和生成上位機監控系統的組態觸屏軟件系統。組態技術在節水灌溉控制系統中的應用能夠形成可視化人機界面，并能夠對灌溉的運行情況進行實時、有效、便捷的監控。同時，組態王軟件具有良好的擴展性和設備硬件無關性，能夠根據不同的現場控制需要方便快捷地建立動畫畫面和監控系統以及形成各種數據報表。監控畫面由主畫面、點動控制、自動控制、報警記錄及留言板等畫面組成，如圖3所示。主畫面為系統啟動畫面，由各功能按鍵進入各種植區域對應的子畫面，進行各功能參數的設定和系統監控。

3結語

本文展示了一種基于觸摸屏和PLC控制的自動灌溉系統，針對不同植物的不同灌溉要求，能夠實現自動控制。

作者：張慧 胡志剛 單位：南通紡織職業技術學院