【文章內(nèi)容簡介】 平還較低。 （ 2） 自動灌溉控制系統(tǒng) 不夠 完善，我們國家目前為止還沒有生產(chǎn)出成型的設(shè)備，除了購買外國的先進(jìn)的設(shè)備之外，現(xiàn)今大部分還是人工控制閥門的設(shè)備的生產(chǎn)和加工。 （ 3） 灌溉依然是僅僅局限于一個(gè)單一的方面，不能實(shí)現(xiàn)和其他環(huán)境問題的協(xié)調(diào)發(fā)展。 （ 4） 不能實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的全面應(yīng)用。我國的灌溉技術(shù)和水平離一些先進(jìn)國家還有 很大的差距，我國現(xiàn)今的灌溉控制基本上還是按照勞動人民的經(jīng)驗(yàn)去進(jìn)行，并沒有很大的進(jìn)步和提高。 總而言之，在現(xiàn)代灌溉技術(shù)的開發(fā)和研制方面，一些國外的先進(jìn)國家還是在很多方面領(lǐng)先與我國的，根據(jù)我國現(xiàn)階段灌溉的現(xiàn)象和狀況，當(dāng)務(wù)之急需要解決的關(guān)鍵技術(shù)還存在著很多問題，尤其是在自動控制系統(tǒng)方面需要加大研發(fā)力度。 2 自動灌溉裝置的控制要求 結(jié)構(gòu)介紹 （ 1）灌溉設(shè)備方面 ： 可選用 3 臺 IS 級單吸離心泵作為灌入的水泵，該灌水泵的型號確定為 IS200150250 的控制系統(tǒng)，同時(shí)確定使用型號為 Y225S4 的 三臺 異步 電動機(jī)，作為該水泵的原動機(jī)，并確定該系統(tǒng)的灌水器。 （ 2）外圍設(shè)備：確定選用 CJ10 交流接觸器作為系統(tǒng)的自動控制的電路，電動機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器實(shí)現(xiàn)。 CJ10 交流接觸器中間的是由三根三相電源線組成，兩邊的分別是一對常開的觸點(diǎn)和一對常閉的觸點(diǎn)，它們的作用是進(jìn)行自鎖和連鎖。 液體位置的開關(guān)和閉合首先要確定的是液體位置的高度，然后依據(jù)這個(gè)高度來輸出進(jìn)行開關(guān)量的信號。而液位傳感器的功效是將液位的高度轉(zhuǎn)化為以電為信號的形式進(jìn)行輸出。 控制系 統(tǒng) 的 結(jié)構(gòu)圖，如圖 所示。根據(jù)灌溉植物的特點(diǎn)，對其控制應(yīng)滿足 植物的需商丘學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 要，因此選用 PLC 作為灌溉控制系統(tǒng)的核心。該灌溉系統(tǒng)主要由 PLC 控制器FX2N32MR001， 220V 交流電源提供電，啟停按鈕，執(zhí)行器包括電磁閥，數(shù)據(jù)采集器件包括液位開關(guān)，實(shí)時(shí)鐘，帶動水泵的電機(jī)等組成 [7]。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 M8012 為特殊輔助繼電器。 M8012 為 100ms 時(shí)鐘脈沖繼電器。由計(jì)數(shù)器 C0 與 M8012的組合，使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)時(shí)功能。 采用三種水泵分別控制水管，噴頭 1，噴頭 2，以控制澆灌三種不同類型的植物，使時(shí) 鐘 的 信號和液位傳感器的信號輸入到 PLC，通過繼電器的作用控制水泵 1，水泵 2，水泵 3，并使其在設(shè)定時(shí)間的啟停，從而控制灌溉三種植物。 工作過程 如 圖 所示 ， 本系統(tǒng)采 用 PLC 來 控制植物的灌溉。 A 類植物是水生植物，要求通過液位開關(guān)控制液位在最小值和最大值之間。在不同的水量的位置，水的壓力就會不同，當(dāng)水位處于最低點(diǎn)時(shí)，液位開關(guān)將會輸出信號到 PLC，從而控制 X002 閉合，一號電磁閥得到電力開始 啟動 進(jìn)行工作，一號電磁閥指示燈亮，一號電機(jī)先進(jìn)行星形連接。 2 秒后電機(jī)三角形進(jìn)行連接，一號電機(jī)打動水泵 1 開始工作， 開始往水池里注水。當(dāng)水位處于最高點(diǎn)時(shí)，液位開關(guān)將會輸入信號到 PLC，從而控制 X003 閉合，同時(shí) 1 號電磁閥將會斷電， 1號電磁閥指示燈熄滅，一號電機(jī)停止工作，水泵 1 將會停止運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵 1 往水池里注水的任務(wù)也將停止。 B 類植物需要定時(shí)灌溉，要求 6:006:30 之間， 23:0023:30 之間打開噴灌系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)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， 2 號電機(jī)啟動，帶動水泵 2 工作，到了 23:30，二號電磁閥斷開。實(shí)時(shí)鐘信號 PLC 繼電器控制盤 水泵 1 水泵 2 水泵 3 注水管 噴頭 1 噴頭 2 水源 液位開關(guān) 商丘學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 二號電機(jī)停止運(yùn)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(jī)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(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂茋婎^ 1 在 6:006:30 噴水。 C 類植物需要每隔一天的晚上 23:00 灌溉一次，每次 10分鐘。通過時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間段的啟動或斷開，每隔一天的晚上 23:00 灌溉一次，這里用兩個(gè)計(jì)數(shù)器已達(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。三號電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動水泵 3 工作，控制噴頭 2，澆灌 C 類植物。這里關(guān)鍵是把計(jì)數(shù)器作為時(shí)間繼電器用。 控制要求 A 類的水生植物：在水位的高地方面，水壓大小的方面，當(dāng)水位處于最低點(diǎn)時(shí)液位開關(guān)將會輸出控制信號到 PLC 控制系統(tǒng)，控制 X002 閉合，一號電磁閥得到電力開始啟動，一號電磁閥指示燈亮，一號電機(jī)將進(jìn)形連接。 2 秒后電機(jī)三角形機(jī)構(gòu)開始連接，一號電機(jī)促動水泵 1 開始工作，往水池里注水。當(dāng)水位處于最高點(diǎn)時(shí)，液位開關(guān)將輸出信號到 PLC控制系統(tǒng)，控制 X003 閉合，同時(shí)給 1 號電磁閥斷電， 1 號電磁閥指示燈熄滅，一號電機(jī)停止工作，從而水泵 1 將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)停止往水池注水工作 [8]。 B 類植物：通過實(shí)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)灌溉系 統(tǒng)在規(guī)定時(shí)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， 2 號電機(jī)啟動，帶動水泵 2 工作，到了 23:30，二號電磁閥斷開 [9]。二號電機(jī)停止運(yùn)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(jī)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(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。控制噴頭 1 在 6:006:30 噴水。 C 類植物：通過實(shí)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間段啟動或斷開，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 [10]，這樣就達(dá)到了每次澆灌 10分鐘的目的。 每天 的 23:00 噴頭 2 在此噴水。三號點(diǎn)擊運(yùn)轉(zhuǎn)帶動水泵 3 工作，控制噴頭 2，澆灌 C 類植物。這里關(guān)鍵是把計(jì)數(shù)器作為時(shí)間繼電器用。 3 自動灌溉 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(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)論完整的觀點(diǎn)來說，如果要使系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)該有的作用，系統(tǒng)的設(shè)置必須完整。因此在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先應(yīng)該考慮的是系統(tǒng)的完整性。如果沒有考慮系統(tǒng)的完整性，那么在安裝和使用該系統(tǒng)時(shí)就會出現(xiàn)這樣或者那樣的問題，并且會給系統(tǒng)在實(shí)商丘學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 際應(yīng)用中帶來 很多本來可以避免的麻煩。而且最好使設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)的使用性能稍高于實(shí)際的需求，如果能按這樣的要求設(shè)計(jì)，那么系統(tǒng)的擴(kuò)展性相對而言就會較好，在實(shí)際應(yīng)用中能減少很多不必要的麻煩。 （ 2） 可靠性原則 可靠性原則要求首先需要考慮的是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)能否正常、可靠地進(jìn)行工作，即該系統(tǒng)在一定的條件下和一定的時(shí)間內(nèi)所完成規(guī)定任務(wù)的能力得大小。而且該系統(tǒng)是否能滿足重要場合下的可靠性的要求、是否進(jìn)行冗余配置。對于電子計(jì)算機(jī)測量控制系統(tǒng)來說，無論該系統(tǒng)在原理上如何的先進(jìn)、功能如何的全面、精度如何的高級，但如果該系統(tǒng)可靠性較差，頻繁出現(xiàn)故障，而且不能夠進(jìn)行長期可靠的正常運(yùn)行，那么該系統(tǒng)就只有價(jià)值并沒有使用價(jià)值。 （ 3） 發(fā)展性原則 發(fā)展性原則有兩個(gè)重要的方面： ① 就是要留有發(fā)展余地，在進(jìn)行系統(tǒng)配置的同時(shí)，也要考慮如果系統(tǒng)的規(guī)模增大了 怎么辦？如果不能滿足實(shí)際需求了怎么辦？ ② 就是要 求在研發(fā)過程中盡量選擇技術(shù)壽命長，機(jī)器的維修及零部件的補(bǔ)充比較方便的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 （ 4） 經(jīng)濟(jì)性原則 在系統(tǒng)的研發(fā)過程中，還要考慮性價(jià)比的問題。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中并不能一味的追求一些復(fù)雜、繁瑣的高級方案，要在滿足生產(chǎn)力需求的前提下，盡可能多的采用一些簡單實(shí)用的方案和設(shè)計(jì)方法。但是由于該系統(tǒng)是要求較高的專業(yè)的測量系統(tǒng)，系統(tǒng)的研發(fā)成本是衡量系統(tǒng)造價(jià)的重要指標(biāo)，所以要盡可能的采取先進(jìn)、成熟的測控設(shè)備和方法，以期系統(tǒng)的性價(jià)比處于較良好的狀態(tài)。 （ 5） 開發(fā)周期短 由于經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展 ，生產(chǎn)力水平更新周期越來越短，時(shí)間就是金錢，時(shí)間就是效益，所以要竭盡全力的縮短該系統(tǒng)的研發(fā)所需要的時(shí)間，求獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 （ 6） 操作維護(hù)方便 在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到操作維護(hù)方便，使系統(tǒng)易學(xué)易用。 PLC 選型 PLC 選型一般需要考慮 以 下因素 ： （ 1） 系統(tǒng)可以方便地?cái)U(kuò)展，系統(tǒng)中輸入輸出信號均為開關(guān)量。 商丘學(xué)院本科