基于PLC的植物灌溉控制系统设计

2019-01-30靳瑞生裴瑞婷

电子技术与软件工程 2019年1期

文/靳瑞生裴瑞婷

随着我国科学技术的不断发展壮大，现实中有很多的人工操作已经被自动化操作替代，我国把节水灌溉作为国民经济发展的重点项目，同时对半干旱地区的生态环境也有所改善，利用PLC系统后，不仅大大节约了人工成本，也使自动化系统在现实生活中得到广泛应用，目前大多数工业地区用PLC系统作为电器控制水平的衡量标准。根据环境监测得出的结论，对植物进行自动浇灌，该系统为配合控制，并且对检测到的参数进行准确的实时监测，以此对所浇灌的植物进行控制。

1 系统组成

1.1 PLC的造型及扩展模块的选定

可编程控制器是以微处理器作为基础，综合了一种新型的工业控制装置系统，如计算机，自动控制及通信系统等技术，它的优点是：结构比较简单，编程很方便，可靠性非常高等。它广泛适用于工业生产过程，和工业装置的自动化控制中，成为工业控制的重要手段，和工业中重要的基础控制设备。随着我国科技的不断创新，PLC的功能也在不断完善并加强，PLC系统的工作方式与工业控制计算机相比较是不完相同的，同时它的开发与计算机进行控制的开发相比也是不完全相同，因此，PLC控制系统的设计理念遵循原则是：尽最大极限地满足被控对象所要达到的控制要求，同时尽量使控制系统变得越来越简单，而且经济适用，使用户更加方便的进行使用及合理的维护，充分保证系统的安全可靠性，最终达到一定的可扩展性。本控制系统分为A，B，C三个模块，根据不同的区域以及不同植物的生长规律和要求，利用灌溉系统进行不同控制要求。如在A区我们釆用喷雾式灌溉，年喷3分钟，然后休息6分钟，工作时间以早九晚五为准。在B区我们釆用旋转式的喷头进行灌溉，分为两个小组来进行灌溉，每组每工作5分钟，休息20分钟，从每天早上九点开始，到下午两点结束。在C区同样分为两个小组进行交替灌溉工作，每隔两天进行灌溉一次，工作系统分手动和自动两种控制工作方式，如果遇到天气变化或者阴雨天气，系统将自动停止对植物的灌溉，同时系统还受时间的控制，对植物的温度及湿度都有一定的测试控制功能，也就是说，当植物的温度和湿度都达到某一个设定的控制点时，系统将会自动报警，并且能自动改变该程序的运行方式，还能运用自动和手动功能来控制水泵的运行，和停止，更有效地控制各个电磁阀的开和关。

1.2 触摸屏的选择

根据系统显示以及控制的相关需求，我们所选用的触摸屏型号为LEVI777A富昌维控触摸屏，该屏幕尺寸为10.2寸，分辨率可以达到800x400，COM1为其通讯端口，输入范围可以达到28VDC范围内。

1.3 传感器的选择

在选择传感器的过程中，需要综合考虑传感器所测量的灵敏度，准确度，稳定性。因此我们在本次研究中采用的型号为HYDZ-102WS，温度和湿度变送器以及一体投入式的液位传感变送器，型号为TS-8020D。图1所示的就是温度和湿度变送器。

这种变送器能够同时对环境中的温度和湿度进行参数模拟，并输出信号为20毫安范围内，传输量程为1米，湿度可以达到100%RH，温度在零下40℃到120℃，可以在12到24VDC的电压范围内运行。我们选择的一体投入式液位传感变送器型号TS-8020D，在其投入水中时即可以完成测量，准确测量末端到液面的高度，且量程为一米范围内，工作电压为24VDC，输出信号控制在4到20毫安范围内。

2 植物浇灌系统PLC相关程序设计

我们所采用的植物灌溉系统是一种循环程序的控制流程图，当系统进行正常运行时，首先会进入初始化状态，需要对各个寄存器进行赋值，变送器可以采集参数，并将这些参数转化为实际的温度信号和湿度信号，储存于计算机中，然后系统会自动检测本次程序是自动式还是手动式。如果是自动控制，则需要将寄存器中的储存值和设定温度上限以及湿度下限进行比较，如果都上限和湿度值低于下限，此时会开启指示灯，如果温度没有达到上限时或者湿度也没有低于下限时，则此时电磁阀和指示灯会处于关闭状态。如果液位值超过上限，电磁阀和指示灯会同时关闭，以防灌溉过多水分，如果选择手动控制时则需要人为进行电磁阀按钮的控制。