农作物喷灌控制系统如何设计

　　控制喷灌系统的方法有很多，主要有单片机控制方法和PLC控制方法，无论采用单片机控制还是PLC控制都有着不同的优缺点。单片机控制系统开发周期比较长，系统调试耗时长且复杂。除此之外，单片机抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻。稳定性差，成本低。PLC控制系统性能高、价格昂贵、但体系结构封闭，各生产厂家硬件体系互不兼容、指令和编程系统异同。本设计选用三菱公司的可编程序控制器(PLC)作为主控制器。实现自动和手动两种操作方式。喷灌控制系统组成框图如图1所示。

　　2喷灌控制系统硬件设计

　　本设计将自动控制与喷灌系统有机的结合起来，其控制系统功能示意图如图2所示。用PLC对农作物喷灌控制系统实现控制，其控制要求具体如下。首先，A灌区采用喷灌，喷雾2分钟，停止5分钟，如此反复，直到完工;在B灌区，以旋转式喷头喷灌，分2组，每组喷雾5分钟，停止20分钟，如此反复，直到完工;在C灌区，分2组，交替喷灌工作，灌溉1次;有手动、自动控制水泵，控制电磁阀开关，达到开/停目的;配备湿度测控装置;自动报警装置;光报警系统、报警器试验按钮，如遇意外，会自动停止。本设计选用为三菱公司的FX2N—80MR-001型为PLC主机;型号为FX2N-4AD的输入模块;三台Y系列型号为Y200L-4的四级电动机;CJX2-5011系列的直动式交流接触器;JR1型号的热继电器;ISW150-315B水泵机;FDR型的土壤湿度传感器;LA系列的按钮;LF-1000型椭圆型滤波器;FMD-116-型声光报警器;BZCA-1P-K系列的电磁阀;220VPLC的供电电源;380V电机电源;220V控制电路负载电压。水泵电机主电路图如图3所示。PLC的控制电路图如图4所示。通过PLC喷灌系统实现A灌区、B灌区和C灌区的启动、停止、复位、湿度达标、手动灌溉切换等功能。

　　3喷灌控制系统软件设计

　　系统流程图如图5所示。PLC梯形图程序设计采用模块化编程，包括系统的主程序;A、B、C三个灌区的灌溉程序等。手动模式下在A、B、C三个灌区工作时间内随时控制各区域工作时间内随时控制各区域的开始以及停止。自动模式下，系统则按照工作要求自动进行相应动作。当系统运行遇到紧急情况时，报警状态采用手动方式切除。

　　4系统测试

　　在PLC程序设计中，系统测试部分是不可缺少的，它起到保证系统可靠性，验证程序是否正确的作用。根据喷灌控制系统控制要求编写好的程序输入到PLC中，确认无误后在机器上进行实际模拟调试。由于程序设计中输入接口太多不便于实际操作，故对A、B、C三个罐区分别进行测试。

　　5结论

　　基于PLC的自动化控制农作物喷灌系统是将自动控制与喷灌系统有机的结合起来，智能灌溉系统，利用硬件配置与软件设置，构建了一个温度、湿度、雨量、压力相结合。采用PLC为主控制系统，克服了继电器等系统的不足，安全性和可靠性提高了。

　　阅读期刊：《作物杂志》

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