灌溉控制系統(tǒng)項目設計方案(編輯修改稿)
2025-06-10 08:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 D、4路D／A。系統(tǒng)可以方便地擴展輸入輸出口，系統(tǒng)中除液位傳感器為模擬信號外，其它輸入偷出信號均為開關量。 控制系統(tǒng)的組成系統(tǒng)主要由PLC部分，液位傳感器，執(zhí)行器件等組成。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下[4]：水泵2水泵3注水管噴頭1噴頭2水泵1水源PLC繼電器控制盤液位傳感器實時鐘信號圖33 控制系統(tǒng)組成圖 設備配置確定(1) 灌溉設備：確定選用3臺IS單級單吸清水離心泵作為灌水泵，其型號確定為IS200150同時分析計算，確定選用3臺型號為Y225S4的三相鼠籠型異步電動機作為水泵的原動機。并確定搖臂式噴頭作為系統(tǒng)的灌水器。（2）控制器。確定選用一臺可靠性和性價比比較高的FX2N系列PLC作為控制系統(tǒng)的主控元件，在此選用三菱FX2N64MR001。(3) 外圍設備：確定選用CJ10交流接觸器作為系統(tǒng)的自動控制電路，電動機的過載保護由熱繼電器實現(xiàn) 。CJ10交流接觸器中間的是三相電源線線，側(cè)邊的分別是一對常開觸點和一對常閉觸點，是用作自鎖和連鎖的。 PLC輸入／輸出點分配及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖此設計PLC選型是關鍵，根據(jù)灌溉系統(tǒng)控制的要求，選用三菱FX2N64MR001，32點輸入，32點繼電器輸出，帶有RS232口及日歷／時鐘功能，供電電源為24V 直流或100～240 V交流，同時可以控制4路A／D、4路D／A。系統(tǒng)可以方便地擴展入、出口，系統(tǒng)中除壓力傳感器為模擬信號外，其它輸入偷出信號均為開關量[5][6]。 PLC輸入／輸出點分配表 31 PLC輸入點分配輸入設備名稱輸入點電機啟動按鈕X000停機按鈕X001液位開關（下）X002液位開關（上）X003初始化脈沖M8002運行監(jiān)視器M8000二號電磁閥置位開關X004表 32 PLC 輸出點分配輸出設備名稱輸出點一號電機星形接通Y000一號電機電機三角形接通Y001二號電機星形接通Y010二號電機三角形接通Y011三號電機星形接通Y020三號電機三角形接通Y021一號電磁閥Y002二號電磁閥Y003三號電磁閥Y004一號電磁閥指示燈Y005二號電磁閥指示燈Y006三號電磁閥指示燈Y007 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)灌溉植物的特點，對其控制應滿足植物的需要，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FX2N64MR001，24V直流電源電源，啟停按鈕，數(shù)據(jù)采集器件包括壓力傳感器，實時鐘，執(zhí)行器件包括電磁閥，帶動水泵的電機?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下[7][10][11]：A/DPLC電源S圖34 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4 控制系統(tǒng)各部分功能及設計控制系統(tǒng)包括電機Y△啟動。本系統(tǒng)除了液位傳感器輸入為模擬量外，其他輸入／輸出均為數(shù)字量。編程控制器本身的抗干擾能力能滿足要求。PLC的容量包括I／O點數(shù)，用戶存儲器的容量。系統(tǒng)采用FPI可編程控制器專用編程軟件編制梯形圖。A類水生植物：在不同水位，水壓不同，當水位位于最低點時壓力傳感器輸入信號給PLC，控制X002閉合，一號電磁閥得電開啟，一號電磁閥指示燈亮，一號電機先星形連接。2秒后電機三角形連接，一號電機帶動水泵1工作，往水池里注水。當水位位于最高點時，壓力傳感器輸入信號給PLC,控制X004閉合 同時一號電磁閥斷電，一號電磁閥指示燈熄滅，一號電機停止工作，從而水泵1停止運轉(zhuǎn)，往水池里注水停止。B類植物：通過實時鐘來實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時間段的啟動或斷開，在每天23：00二號電磁閥開啟，二號電磁閥指示燈亮，二號電機啟動，帶動水泵2工作，到了23：30，二號電磁閥斷開。二號電機停止運轉(zhuǎn)，從而水泵2停止工作，停止對B類植物澆灌。在每天6：00二號電磁閥開啟，二號電機轉(zhuǎn)動帶動水泵2工作，延續(xù)到6：30，二號電磁閥斷開，二號電機停止運轉(zhuǎn)?？刂茋婎^1在6：006：30噴水。C類植物：通過實時鐘來實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時間段的啟動或斷開，每隔一天的晚上23。10灌溉一次，這里用兩個計數(shù)器以達到延時10分鐘的目的，這樣就達到了每次澆灌10分鐘的目的。每隔一天即隔48小時后的23:10噴頭2再次噴水。三號電機運轉(zhuǎn)帶動水泵3工作，控制噴頭2，澆灌C類植物。這里關鍵是把計數(shù)器作時間繼電器用。采用1號，2號，3號水泵分別控制注水管，噴頭1，噴頭2，以控制澆灌三種植物，實時鐘信號和液位傳感器信號輸入PLC，通過繼電器控制盤控制水泵1，水泵2，水泵3在設定時間的啟停，從而控制灌溉三種不同的植物。 軟件設計程序流程圖 A類植物灌溉程序流程圖PLC初始化主程序自動？水位≦S2?一號電磁閥啟動一號電機啟動水位≧S1?一號電磁閥斷開一號電機停止圖 41 B類植物灌溉程序流程圖開始初始化自動？時間在23：0023：30？時間在6：006：30？二號電磁閥斷開二號電機停止二號電磁閥開啟二號電機啟動 圖 42 C類植物灌溉程序流程圖開始初始化每隔一天23：0023：10？三號電磁閥開啟三號電機啟動三號電磁閥斷開三號電機停止圖 43 總體程序流程圖圖 44 總體程序流程圖 電機Y△啟動系統(tǒng)要求當按下啟動按鈕，首先電動機運行，帶動水泵抽水。同時系統(tǒng)中電機采用Y△啟動，啟動時繼電器KMy接通，過段時間，KMy斷開，繼電器KM△接通，即完成Y△啟動[8][9]?？刂铺菪螆D與程序如下：圖 45 Y△啟動梯形圖圖 46 Y△啟動程序 A類植物灌溉控制當A類水生植物的水位低于最小值時，下液位開關S2則閉合，開關量信號輸入PLC來控制水泵電機接通電源。當水位高于最大值時，上液位開關S1則閉合，此時開關信號輸入PLC來控制水泵斷電。控制梯形圖與程序如下：圖 47 A類水生植物液位控制程序圖 48 A類水生植物液位控制梯形圖 B類植物灌溉控制B類植物通過PLC的實時鐘來實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在時間段的啟動和斷開。時間可根據(jù)實際情況進行編程調(diào)整，B類植物定時灌溉要求為：6：006：30之間，23：0023：30之間打開噴灌系統(tǒng)[13][14]。 B類植物在23：0023：30之間灌溉控制梯形圖和程序圖 49 B類植物23：0023：30之間控制梯形圖圖 410 B類植物23：0023：30之間控制程序 B類植物在6：006：30之間灌溉控制梯形圖和程序圖 411 B類植物6：006：30之間控制梯形圖圖 412 B類植物6：006：30之間控制程序 C類植物灌溉控制C類植物通過PLC的實時鐘來實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在時間段的啟動或斷開，時間可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。C類植物需要每隔一天的晚上23:10灌溉一次，每次10分鐘[15][16]。圖413 C類植物灌溉控制梯形圖圖 414 C類植物灌溉控制程序 灌溉控制系統(tǒng)總體程序和梯形圖圖 415 總體程序圖圖 415 總體梯形圖5 程序的仿真與調(diào)試PLC仿真軟件是模擬PLC的運行情況，驗證和PLC連接離線情況下程序的邏輯關系或數(shù)據(jù)傳遞或執(zhí)行或輸出或監(jiān)控等是否合符控制要求。在這里采用GX Developer 和 GT Simulator進行程序的仿真與調(diào)試[17][18]
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