一种PLC自动化农药灌溉机

徐晶霞 焦 健

(长春师范大学物理学院，吉林 长春 130032)

0 引言

近年来，现代化农业生产中，农药喷洒器械是其重要的制约因素，特别是随着我国专业化统防统治工作的全面展开，这种矛盾显得更加突出。相比于现代化的大型农场或种植基地，传统的农田比较分散，田块之间的情况差异较大，一般很难对所服务的田块进行统一的整理规划进而进行农药喷洒设施。这就要求农药器械不仅能适应各种不同的田间情况，还需要具有良好的流动作业能力和高效的喷洒效率。

PLC自动化农药灌溉机是针对传统的种植园灌溉施肥的方法难以满足我国种植发展需求这一方面不足而提出的，能够在很大程度上解决在施肥和灌溉过程中造成的对于人体的危害和资源不必要的浪费。通过对PLC的利用能够使其自动且实时监测水位高度，并完成注水、农药和自动搅拌以及触发开关完成施药的过程。同时传统农业与现代化技术的结合，也为农田的规模化种植提供了支持。

1 研究背景

在现代化的背景下，现代化作业在各个领域都得到广泛的应用，但在农业方面的应用还较为罕见。该项研究把PCL应用于农田的自动灌溉系统，相比于成本比较低廉的单片机，PCL对环境的适应能力较强，可靠性较高，编程方法简单，为农业现代化的发展增添一份力量。

2 研究目的

传统的施肥方式和灌溉农药的方式是通过人力、手工的形式进行施撒，通过沟渠对农田进行灌溉，从而来达到对农田杀虫施肥的效果。但传统方法，不仅浪费时间还浪费人力，并且有些农药和化肥对人体会造成伤害。为了解决以上问题，我们制做该系统，它可以完成自动混合农药和水、自动监测混合药水的水位高度、自动触发阀门实行边灌溉边施药。

3 市场分析

现代市场上见到的都是一些喷雾机，需要农民背着一行行地走过去，喷洒在农作物上。这项工作费时费力。该项研究可以在灌溉农田的时候，让农药随着水流进入农田，既可以节省人力，也会减少农药对人体的伤害。

4 自动喷灌模糊控制系统的使用方法

准备工作：在水桶里加满水，在农药桶里添加农药水。

启动以后按一下顺序工作：两个进水阀工作→监测系统持续监测→停止输入水→搅拌系统工作→排水阀工作→监测系统持续监测→进水阀工作→监测水桶和药桶的水位→报警系统。灌溉机配备一个水桶，一个农药桶和一个混合桶。水桶和药桶的存在是为了可以操作混合桶的农药和水的比例。系统默认的比例是1∶1，在劳作中，大多数农药，或者是化合肥和水都是1∶1的比例，同时设有手动开关，可以按时间分配，手动关闭水桶或药桶的电磁阀。水桶、药桶和混合桶上均配备密封盖，可以降低农药的刺激性气味给劳动者带来的不适。

前期准备工作：在药桶中加入备好使用的药物，或者是颗粒状的化合肥，此时就可以在药桶里加入一定的水，手松打开搅拌开关 盖上密封盖。在水桶里加入清水，盖上盖子。

开始使用，打开启动开关，农药桶和水桶的电磁阀同时被打开，若为1∶1的比例，则不用进行其他操作，例如，农药和水的比例为1∶3，则在混合桶液体到达一半时，手动关闭农药桶的电磁阀。之后便不需要进行其他操作。在开始灌溉农田时，灌溉机的混合桶电磁阀开启，农药随着水流流入到农田里。在使用过程中，若水桶或农药桶报警，则要像准备工作一样在里边分别加入水和农药。

当农田灌溉完毕，手动开启关闭按钮即可。

5 PLC选用区

为实现系统的上述控制要求，拟采用三菱FX 2N-24MR型PLC 3个，混合桶系统的I/O端口分配如下：

输入元件输出元件作用名称地址作用名称地址启动SA1X0正转控制KM1Y0高水位监测SHX1反转控制KM2Y1低水位监测SLX2排水电磁阀YV2Y4电机正转SB1X3电机反转SB2X4自动排水SB5X7

水桶系统的I/O端口分配如下：

输入元件输出元件作用名称地址作用名称地址高水位监测SHX1排水电磁阀YV2Y4低水位监测SLX2报警系统KM3Y5自动排水SB5X7

药桶系统的I/O端口分配系统如下：

输入元件输出元件作用名称地址作用名称地址启动SA1X0正转控制KM1Y0高水位监测SHX1反转控制KM2Y1低水位监测SLX2排水电磁阀YV2Y4电机正转SB1X3报警系统KM3Y5电机反转SB2X4自动排水SB5X7

6 灌溉机硬件控制系统设计

按下启动按钮后，水桶和药桶的排水电磁阀开启，混合桶内开始进水，混合桶内的高水位检测器持续监测，到达高水位时，水桶和药桶的电磁阀关闭，并且混合桶的电机开始运作3 min。之后混合桶电磁阀开启，并且此时低水位检测器持续监测，当水位到达低水位时，水桶和药桶的排水电磁阀开启，重复上述过程。当水桶和药桶到达低水位时，警报响起，人工添加药物和水。直到启动关闭按钮，灌溉机系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图

7 结语

我国是一个农业大国，每年的粮食可以养活世界上1/5的人口，并且在非洲等较不发达的国家，温饱仍是很大的问题，所以还要继续努力改善这一状况。在知识经济迅猛发展的今天，科学技术作为第一生产力在中国农业现代化建设中将发挥越来越大的作用。本文将研究基于PLC的自动化农药灌溉机，来解决在灌溉时冲化肥或农药出现的费时费力的问题，从而实现节省人力，高效作业。