【正文】 的到來，能源危機將接踵而至。水資源危機己成為全球性的突出問題，越來越受到國際社會的重視和關注。利用科技手段緩解這一危機，將是人類主要的出路。我國有2．8萬億m3的水資源總量，全世界排第6位，但人均水資源不足世界水資源的1／4，排在世界人均占有水資源量的第109位，是世界上人均占有水資源最貧乏的13個國家之一，目前，我國每年缺水量近400億m3，其中農業(yè)缺水約300億m3。采用傳統(tǒng)的灌溉模式，灌溉定額普遍偏高，全國平均每畝實際灌水量達到450500 m3，超過實際需水量的1倍左右，有的地區(qū)高達2倍以上。據統(tǒng)計：目前我國灌溉水利用率只有40％左右，水分生產率不足1．0 kg／m 3；而發(fā)達國家的灌溉水利用率可達80％～90％，水分生產率在2．0 kg／m 3以上。這樣，通過發(fā)展節(jié)水灌溉，在減少(最起碼不增加)農業(yè)用水總量的前提下，滿足灌溉需要，同時把節(jié)約出來的水量用于城市生活、工業(yè)生產和生態(tài)用水，以水資源的可持續(xù)利用促進經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。夏熱而短促，春曖而多風，秋涼而短早，冬寒而漫長?！妗?，℃～℃?！?，是降水量的10～14倍，處于干旱半干旱地區(qū)。各種鹽堿土都是在一定的自然條件下形成的，其形成的實質主要是各種易溶性鹽類在地面作水平方向與垂直方向的重新分配，從而使鹽分在集鹽地區(qū)的土壤表層逐漸積聚起來。夏季雨水多而集中，大量可溶性鹽隨水滲到下層或流走，這就是“脫鹽”季節(jié)；春季地表水分蒸發(fā)強烈，地下水中的鹽分隨毛管水上升而聚集在土壤表層，這是主要的“返鹽”季節(jié)。地理條件，地形部位高低對鹽堿土的形成影響很大，地形高低直接影響地表水和地下水的運動，也就與鹽分的移動和積聚有密切關系，從大地形看，水溶性鹽隨水從高處向低處移動，在低洼地帶積聚。從小地形（局部范圍內）來看，土壤積鹽情況與大地形正相反，鹽分往往積聚在局部的小凸處。地下水影響土壤鹽堿的關鍵問題是地下水位的高低及地下水礦化度的大小，地下水位高，礦化度大，容易積鹽。沿海地區(qū)因海水浸漬，可形成濱海鹽堿土。為防止次生鹽漬化，水利設施要排灌配套，嚴禁大水漫灌，灌水后要及時耕鋤。 灌溉控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀綜述我國把節(jié)水灌溉作為國民經濟可持續(xù)發(fā)展的一項重要措施和戰(zhàn)略任務，同時也是建設幫保護干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境的一條重要途徑，目前，世界上許多工業(yè)國家把PLC的使用作為衡量電氣控制水平的標志，PLC匯集了超大規(guī)模集成電路的眾多優(yōu)點，把它應用在節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中，能夠簡化硬件結構、提高可靠性、增加靈活性，可收到人們常說的“以軟(件)代硬(件)”的效果，研制和推廣節(jié)水灌溉技術是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的需要。灌溉控制系統(tǒng)設計已朝著自動化和智能化的方向發(fā)展，基于PLC的灌溉控制系統(tǒng)設計，介紹了可編程序控制器(PLC)在節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中的應用，系統(tǒng)能根據用戶要求設定各灌區(qū)的灌溉順序和灌溉時間，通過內置程序把濕度傳感器測定的土壤濕度信號輸入到PLC，與土壤最佳含水量對比，進一步控制電機和電磁閥的啟閉[1]。灌溉水管理技術的應用可以減少水在渠系調配過程中的損失，達到節(jié)水的目的。以色列、美國、荷蘭等國家對不同作物的灌溉制度進行了深入的研究，己取得了豐富的成果，主要體現(xiàn)在農業(yè)信息的獲取和及時處理、農業(yè)系統(tǒng)模擬、農業(yè)生產管理、農業(yè)專家系統(tǒng)、農業(yè)決策支持系統(tǒng)、農業(yè)計算機網絡應用和農產品貿易信息化等。節(jié)水灌溉發(fā)達國家已普遍采用計算機控制灌溉系統(tǒng)，用埋在地下的濕度傳感器可以測得土壤濕度信息，還有的智能系統(tǒng)能通過檢測植物莖、果的直徑變化，來決定對作物的灌溉計劃和灌溉量。近年來，發(fā)達國家為滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、準確、快捷的要求，將空間信息技術、計算機技術和網絡技術等高新技術應用到節(jié)水灌溉的控制與管理上來，這些技術是目前節(jié)水灌溉研究的熱點。到20世紀80年代，隨著經濟的發(fā)展，水資源的緊張及國家的重視，節(jié)水灌溉得到了迅猛地發(fā)展，從國外引進許多先進節(jié)水灌溉設備，同時我國在滴灌等節(jié)水灌溉技術上的研究也取得長足進步，但是在自動灌溉控制系統(tǒng)方面仍屬空白，與國外相比，我國技術還比較落后，基本上還沒有自行研制的成型的自動控制產品。凡此種種，在我國推廣引進國外控制設備不可行的。 因此，加速開發(fā)適合我國國情的成套、適用、可靠、低成本、高效率、先進的智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)是十分必要和緊迫的，也是我國今后節(jié)水灌溉設備發(fā)展的主要方向。另一方面，現(xiàn)場總線技術得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設備，比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅動執(zhí)行機構等，通過一根傳輸介質(比如雙絞線、同軸電纜、光纜)鏈接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網絡，這種網絡與單純的PLC遠程網絡相比，配置更靈活，擴展更方便，造價更低，性能價格比更好，也更具開放意義。比如三菱的FXIS系列PLC，最小的機種，體積僅為 609075mm，相當于一個繼電器，但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運算等能力，還具有可調電位器時間設定功能。從這種意義上說，PLC系統(tǒng)與DCS(集散控制系統(tǒng))的差別越來越小了，用PLC同樣可以構成一個過程控制系統(tǒng)。目前PLC推廣的難度之一就是復雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商PLC所有編程的語言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編程語言，難度較大。這些程序往往還與中斷有關，編程的過程既繁瑣又容易出錯，阻礙了PLC的進一步推廣應用。 PLC控制灌溉系統(tǒng)的優(yōu)點 編程方便,現(xiàn)場可修改程序；維修方便,采用模塊化結構；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置；數(shù)據可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V,2A以上,能直接驅動電磁閥,接觸器等；在擴展時,原系統(tǒng)只要很小變更；用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K；在灌溉控制系統(tǒng)中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對灌溉系統(tǒng)的自動控制，可靠性大大提高；去掉了大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能；PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修；用于群控調配和管理，并提高灌溉控制系統(tǒng)運行效率；更改控制方案時不需改動硬件接線；3 灌溉系統(tǒng)硬件設計 總體設計 設備配置灌溉設備：確定選用3臺IS單級單吸清水離心泵作為灌水泵，其型號初步確定為IS200150250，其滿足農業(yè)灌溉，水溫，泵流量的要求。并初步確定搖臂式噴頭作為系統(tǒng)的灌水器。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。由電機及拖動基礎可知，三相交流異步電動機起動時電流較大，一般是額定電流的57倍。起動時