【正文】 利、西班牙，美國(guó)，中東的以色列，亞洲的日本等。這些國(guó)家自動(dòng)灌溉的研究起步早，發(fā)展快，綜合環(huán)境技術(shù)水平高。一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家在自動(dòng)灌溉控制發(fā)展的基礎(chǔ)上，更不斷研究各種最新的灌溉控制技術(shù)及不同作物的不同營(yíng)養(yǎng)液配方及營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)混合技術(shù)，并及一步發(fā)展成灌溉專(zhuān)家系統(tǒng)。同時(shí)不斷的把先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用于灌溉系統(tǒng)中。世界上灌溉技術(shù)的發(fā)展最具有代表性的國(guó)家首推以色列。以色列擁有像耐特費(fèi)姆、普拉斯托、美滋一雷鷗等多家世界著名灌溉公司。并已經(jīng)出現(xiàn)了在家罩利用電腦對(duì)灌溉過(guò)程進(jìn)行全部控制(無(wú)線、有線)的農(nóng)場(chǎng)主。以色列開(kāi)發(fā)出多個(gè)系列的農(nóng)業(yè)自動(dòng)灌溉的配套閥門(mén)，如電動(dòng)和水動(dòng)遙控電磁閥、減壓閥、調(diào)壓閥、安全或止回閥、逆止閥和流量控制閥等。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀目前我國(guó)現(xiàn)代自動(dòng)灌溉技術(shù)的發(fā)展主要是在引進(jìn)、消化技術(shù)的基礎(chǔ)上，從無(wú)到有，逐步被人們認(rèn)識(shí)和接受。1985年福建省龍溪地區(qū)引進(jìn)安裝了當(dāng)時(shí)達(dá)世界先進(jìn)水平的美國(guó)整套微噴灌設(shè)備，大大促進(jìn)了我國(guó)微噴灌技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展。到1991年，我國(guó)微灌使用面積已有2萬(wàn)多公頃，過(guò)去的20多年里，在設(shè)備研制和經(jīng)驗(yàn)積累等方面都為我國(guó)微灌的進(jìn)一步發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。最近幾年，由于國(guó)家的重視和實(shí)際的需要，各地大力發(fā)展節(jié)水灌溉，微灌在我國(guó)進(jìn)入了快速增長(zhǎng)階段。盡管設(shè)旎栽培灌溉技術(shù)近十幾年來(lái)在我國(guó)得到了較快的發(fā)展，但是綜合環(huán)境控制水平還很低，自動(dòng)灌溉及施肥控制技術(shù)的發(fā)展目前還只限于引進(jìn)吸收階段。目前，我國(guó)的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)相對(duì)于先進(jìn)國(guó)家所存在的差距是：。營(yíng)養(yǎng)液混合還停留在使用施肥器完成液體肥和水的混合，然后通過(guò)管網(wǎng)送到作物周?chē)碾A段。，除個(gè)別引進(jìn)國(guó)外成套設(shè)備以外，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成型的產(chǎn)品，生產(chǎn)中使用的基本上還是人工操作閥門(mén)的設(shè)備。，不能實(shí)現(xiàn)與其他環(huán)境因子的綜合控制。灌溉控制主要還是依照人的經(jīng)驗(yàn)去進(jìn)行，離技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家還有差距?？傊?，在現(xiàn)代灌溉的開(kāi)發(fā)與技術(shù)方面，我國(guó)還落后于國(guó)外先進(jìn)國(guó)家，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)代灌溉的現(xiàn)狀，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題還很多，尤其是自動(dòng)控制系統(tǒng)。這些技術(shù)在我國(guó)還處于研究和待開(kāi)發(fā)階段，不能滿足灌溉的需要。 目的和意義 研究目的農(nóng)業(yè)是人類(lèi)社會(huì)最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類(lèi)賴以生存的最重要的行業(yè)。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，由粗放經(jīng)營(yíng)向集約經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個(gè)大的發(fā)展，進(jìn)行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)尤其落后。灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低是制約我國(guó)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動(dòng)化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對(duì)于給定的量，在操作中也無(wú)法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動(dòng)時(shí)間和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)自動(dòng)溉控制技術(shù)。 研究意義現(xiàn)代智能型控制器是進(jìn)行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準(zhǔn)確性，有利于灌溉過(guò)程的科學(xué)管理，降低對(duì)操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動(dòng)量，更重要的是它能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。2 灌溉系統(tǒng)總體方案 總體設(shè)計(jì) 灌溉綜述灌溉是彌補(bǔ)自然降水在數(shù)量上的不足與時(shí)空上的不均、保證適時(shí)適量地滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)所需水分的重要措施。以往的灌溉工程，很多沒(méi)有配套完整的灌溉系統(tǒng)，灌水時(shí)只能采用大水漫灌或人工灑水。不但造成水的浪費(fèi)，而且往往由于不能及時(shí)灌水、過(guò)量灌水或灌水不足，難以控制灌水均勻度，對(duì)作物的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。傳統(tǒng)的地面大水漫灌已不能滿足現(xiàn)代灌溉的要求，采用高效的灌水方式勢(shì)在必行。噴灌，以其節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。近年來(lái)噴灌發(fā)展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趨勢(shì)。 系統(tǒng)主要功能用PLC控制植物的灌溉。A類(lèi)植物是水生植物，要求通過(guò)液位開(kāi)關(guān)控制液位在最小值和最大值之間。B類(lèi)植物需要定時(shí)灌溉，要求6:006:30之間，23:0023:30之間打開(kāi)噴灌系統(tǒng)。C類(lèi)植物需要每隔一天的晚上23:00灌溉一次，每次10分鐘。 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖根據(jù)灌溉植物的特點(diǎn)，對(duì)其控制應(yīng)滿足植物的需要，因此選用PLC作為灌溉控制系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)由PLC控制器FX2N32MR001，220V交流電源供電，啟停按鈕，數(shù)據(jù)采集器件包括液位開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)鐘，執(zhí)行器包括電磁閥，帶動(dòng)水泵的電機(jī)。控制器的結(jié)構(gòu)圖21.PLC電源實(shí)時(shí)鐘信號(hào)液位開(kāi)關(guān)S電機(jī)電磁閥圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)運(yùn)行方式A類(lèi)水生植物：在不同水位，水壓不同，當(dāng)水位位于最低點(diǎn)時(shí)液位開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)給PLC，控制X002閉合，一號(hào)電磁閥得電開(kāi)啟，一號(hào)電磁閥指示燈亮，一號(hào)電機(jī)先星形連接。2秒后電機(jī)三角形連接，一號(hào)電機(jī)打動(dòng)水泵1工作，往水池里注水。當(dāng)水位位于最高點(diǎn)時(shí)，液位開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)給PLC，控制X003閉合，同時(shí)1號(hào)電磁閥斷電，1號(hào)電磁閥指示燈熄滅，一號(hào)電機(jī)停止工作，從而水泵1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，往水池里注水停止。B類(lèi)植物：通過(guò)實(shí)時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間段的啟動(dòng)或斷開(kāi)，在每天23:00二號(hào)電磁閥開(kāi)啟，二號(hào)電磁閥指示燈亮，2號(hào)電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)水泵2工作，到了23:30，二號(hào)電磁閥斷開(kāi)。二號(hào)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而水泵2停止工作，停止對(duì)B類(lèi)植物澆灌。在每天6：00二號(hào)電磁閥開(kāi)啟，二號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水泵2工作，延續(xù)到6:30，二號(hào)電磁閥斷開(kāi)，二號(hào)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂茋婎^1在6:006:30噴水。C類(lèi)植物：通過(guò)實(shí)時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間段啟動(dòng)或斷開(kāi)，每隔一天的晚上23:00灌溉一次，這里用兩個(gè)計(jì)數(shù)器達(dá)到延時(shí)10分鐘的目的，這樣就達(dá)到了每次澆灌10分鐘的目的。每隔一天即隔48小時(shí)候的23:00噴頭2在此噴水。三號(hào)點(diǎn)擊運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)水泵3工作，控制噴頭2，澆灌C類(lèi)植物。這里關(guān)鍵是把計(jì)數(shù)器作為時(shí)間繼電器用。3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾條原則：1．完整性原則從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，若要使系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，系統(tǒng)必須完整。因此在對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮系統(tǒng)的完整性，否則在安裝和使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題，并帶來(lái)許多不必要的麻煩。最好使設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)的性能略高于實(shí)際要求，按這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)擴(kuò)展性較好。2．可靠性原則可靠性原則考慮的是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)能否可靠地工作，即系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)的能力。能否滿足重要場(chǎng)合下的可靠性要求、是否進(jìn)行冗余配置。對(duì)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)論其在原理上如何先進(jìn)、功能如何全面、精度如何高級(jí)，但如果可靠性差，故障頻繁，不能長(zhǎng)期可靠的正常運(yùn)行，則該系統(tǒng)就沒(méi)有使用價(jià)值。因此系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)該貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中。3．發(fā)展性原則發(fā)展性原則有兩個(gè)重要內(nèi)涵：一個(gè)就是留有發(fā)展余地，在作系統(tǒng)配置時(shí)，要考慮系統(tǒng)的規(guī)模增大了怎么辦。第二個(gè)就是要選擇技術(shù)壽命長(zhǎng)，維修及部件的補(bǔ)充比較方便的系統(tǒng)。