植物灌溉系統(tǒng)設(shè)計論文

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1系統(tǒng)方案設(shè)計

1.1主機選型

可編程控制器的種類和型號可根據(jù)系統(tǒng)的大小和穩(wěn)定性的要求進行調(diào)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(chǎn)品中使用。因本系統(tǒng)只有數(shù)字量開關(guān)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(shù)據(jù)采集，熱電阻的優(yōu)點是線性度好、精度高，有較好的長期穩(wěn)定性，工作溫度范圍大，只要經(jīng)過適當?shù)臄?shù)據(jù)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(chǎn)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(tǒng)實現(xiàn)

該灌溉系統(tǒng)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(jù)不同植物的灌溉要求設(shè)定好參數(shù)，滿足灌溉條件即可自動進行灌溉，并可根據(jù)溫、濕度傳感器的參數(shù)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(tǒng)啟動。這時出現(xiàn)問題的種植區(qū)域報警燈點亮，發(fā)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(shè)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(tǒng)進行調(diào)整與擴充，所以留15％的備用點，應(yīng)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(tǒng)進行調(diào)整與擴充，所以留15％的備用點，應(yīng)取2個點備用，這樣共需16個輸出點。

2.2軟件設(shè)計

系統(tǒng)控制程序流程圖接通電源，按下總啟動按鈕，系統(tǒng)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(shè)定有無錯誤，如設(shè)定值正確，程序繼續(xù)將往下執(zhí)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(tǒng)啟動，哪個種植區(qū)域出現(xiàn)問題，哪個區(qū)域報警指示燈亮。等消除報警音之后，程序可以繼續(xù)正常運行，直到程序結(jié)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(qū)域手動和停止按鈕來控制水泵和每個種植區(qū)域的電磁閥運行。

2.3人機界面

MCGS即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，是一套基于Windows操作系統(tǒng)可用來快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)觸屏軟件系統(tǒng)。組態(tài)技術(shù)在節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠形成可視化人機界面，并能夠?qū)喔鹊倪\行情況進行實時、有效、便捷的監(jiān)控。同時，組態(tài)王軟件具有良好的擴展性和設(shè)備硬件無關(guān)性，能夠根據(jù)不同的現(xiàn)場控制需要方便快捷地建立動畫畫面和監(jiān)控系統(tǒng)以及形成各種數(shù)據(jù)報表。監(jiān)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(tǒng)啟動畫面，由各功能按鍵進入各種植區(qū)域?qū)?yīng)的子畫面，進行各功能參數(shù)的設(shè)定和系統(tǒng)監(jiān)控。

3結(jié)語

本文展示了一種基于觸摸屏和PLC控制的自動灌溉系統(tǒng)，針對不同植物的不同灌溉要求，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。

作者：張慧 胡志剛 單位：南通紡織職業(yè)技術(shù)學院