植物灌溉系統設計論文

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，這裏選用三菱ＦＸ２Ｎ系列，其體積小﹑配置靈活﹑價格適中，很適於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採集，熱電阻的優點是線性度好、精度高，有較好的長期穩定性，工作溫度範圍大，只要經過適當的數據處理就可以傳輸、顯示並記錄其溫度輸出。土壤溼度傳感器選擇由中國科學院南京土壤研究所生產的ＦＪＡ－１０型負壓式土壤溼度計。該溼度計的測量範圍爲０ｋＰａ～１００ｋＰａ，測量精度爲±２．５ｋＰａ；輸出電壓信號爲０Ｖ～５Ｖ，供電電源爲交流２２０Ｖ。雨量傳感器選用型號爲ＦＤＹ－０１的翻鬥型雨量傳感器，其輸出信號爲單幹式舌簧管通斷，工作強度爲０℃～５０℃。

2系統實現

該灌溉系統的控制方式分爲手動模式和自動模式，用戶可以透過按鈕自由選擇。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，並可根據溫、溼度傳感器的參數自動停止灌溉。手動控制模式透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，報警系統啓動。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。解決問題後，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，考慮到以後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，考慮到以後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，按下總啓動按鈕，系統啓動，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，則檢查電磁閥是否開啟。程序執行過程中遇到下雨或水泵斷水等情況，報警系統啓動，哪個種植區域出現問題，哪個區域報警指示燈亮。等消除報警音之後，程序可以繼續正常執行，直到程序結束。當按下手動總開按鈕，自動執行模式停止，手動執行開始，手動執行指示燈亮。透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執行。

2.3人機介面

ＭＣＧＳ即“監視與控制通用系統”，是一套基於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介面，並能夠對灌溉的執行情況進行實時、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。主畫面爲系統啓動畫面，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

本文展示了一種基於觸摸屏和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。