基于plc控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于自動(dòng)灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水資源的日趨緊張及信息技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景，而且具有巨大的社會(huì)效益。
[0003]如何設(shè)計(jì)一種提高操作準(zhǔn)確性、能夠定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，可以手動(dòng)設(shè)置對(duì)各輪灌區(qū)定時(shí)灌溉，也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；
[0007]數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；
[0008]數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；
[0009]主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進(jìn)行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；
[0010]執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。
[0011]還包括為系統(tǒng)運(yùn)行提供電能的電源。
[0012]所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動(dòng)水栗的電機(jī)和報(bào)警裝置。
[0013]所述PLC 為 PLC-C40C。
[0014]所述水栗電機(jī)采用Y/Λ啟動(dòng)。
[0015]所述PLC通過RS232接口連接上位管理機(jī)。
[0016]所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動(dòng)按鈕。
[0017]所述報(bào)警裝置包括報(bào)警指示裝置和發(fā)聲報(bào)警器。
[0018]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):
[0019](I)本實(shí)用新型所述的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置，可以手動(dòng)設(shè)置對(duì)各輪灌區(qū)定時(shí)灌溉，也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)；
[0020](2)本實(shí)用新型所述的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)可以提高操作準(zhǔn)確性、能夠定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分；
[0021](3)本實(shí)用新型所述的水栗電機(jī)采用Y/ Λ啟動(dòng)，減少水栗電機(jī)啟動(dòng)電流，減輕對(duì)電網(wǎng)形成的沖擊，減小能耗。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的PLC各輸入/輸出點(diǎn)分配圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型的水栗電機(jī)Y/ Λ啟動(dòng)梯形圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型的手動(dòng)灌溉模式梯形圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型的自動(dòng)灌溉模式梯形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0029]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0030]如圖1所示，一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；
[0031]數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；
[0032]數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；
[0033]主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進(jìn)行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；
[0034]執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。
[0035]還包括為系統(tǒng)運(yùn)行提供電能的電源。
[0036]所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動(dòng)水栗的電機(jī)和報(bào)警裝置。
[0037]所述主控裝置PLC為PLC-C40C。當(dāng)系統(tǒng)處于某個(gè)工作狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的指示燈亮，如果在大規(guī)模的灌區(qū)中，要實(shí)現(xiàn)集中化管理，可以通過PLC的RS232 口與管理機(jī)通信。
[0038]所述水栗電機(jī)采用Y/ Λ啟動(dòng)。
[0039]所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動(dòng)按鈕。
[0040]所述報(bào)警裝置包括報(bào)警指示裝置和發(fā)聲報(bào)警器。
[0041]如圖2所示，PLC-C40C可編程序控制器輸入24點(diǎn)(Χ0?Χ23)，輸出16點(diǎn)(Υ0?Υ15),帶有RS232 口及日歷/時(shí)鐘功能，供電電源為24V直流或100?240V交流，同時(shí)可以控制4路A/D、4路D/A。系統(tǒng)可以方便地?cái)U(kuò)展輸入/輸出口，系統(tǒng)中除濕度傳感器為模擬信號(hào)外，其它輸入/輸出信號(hào)均為開關(guān)量。
[0042]本自動(dòng)灌溉系統(tǒng)PLC將數(shù)據(jù)采集模塊檢測(cè)到的土壤濕度信息，經(jīng)信息通信模塊與上位PC機(jī)中的作物專家?guī)鞌?shù)據(jù)進(jìn)行比較后，生成灌溉控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)輸入到人機(jī)交互模塊，由人機(jī)交互模塊顯示當(dāng)前的土壤濕度，并對(duì)土壤濕度超標(biāo)狀態(tài)發(fā)出報(bào)警警示。灌溉控制信號(hào)輸入到控制驅(qū)動(dòng)模塊，用以啟動(dòng)或停止?jié)补嘣O(shè)備的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的智能控制。
[0043]以PLC-C40C可編程序控制器為核心來構(gòu)建節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，系統(tǒng)具有手動(dòng)設(shè)定功能，能根據(jù)用戶要求設(shè)定對(duì)某一灌區(qū)的灌水時(shí)間；系統(tǒng)還具有全自動(dòng)灌溉功能，能根據(jù)土壤濕度傳感器得到的土壤濕度信號(hào)與土壤的最佳濕度值對(duì)比，自動(dòng)做出灌溉計(jì)劃；系統(tǒng)采用Y/ Λ變換啟動(dòng)水栗電機(jī)來減少啟動(dòng)電流，減輕對(duì)電網(wǎng)形成的沖擊，減小能耗。
[0044]如圖3所示，本自動(dòng)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)中當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，首先電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)水栗抽水。同時(shí)系統(tǒng)中電機(jī)采用Y/Λ啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)繼電器KMY接通。2s后KMY斷開，繼電器KM Λ接通，即完成Y/Λ啟動(dòng)。
[0045]如圖4所示，本自動(dòng)灌溉系統(tǒng)中具有手動(dòng)設(shè)定各電磁閥的開啟時(shí)間和開啟順序的功能，當(dāng)某個(gè)電磁閥閉合時(shí)相應(yīng)的指示燈亮。當(dāng)雨量傳感器有信號(hào)，即下雨時(shí)，將停止灌溉，同時(shí)雨量報(bào)警器報(bào)警。本灌溉系統(tǒng)要求為一號(hào)灌區(qū)灌溉lOmin，打開2號(hào)灌區(qū)電磁閥灌水5min,然后打開3號(hào)灌區(qū)電磁閥灌水15min,最后停止灌溉。
[0046]如圖5所示，本系統(tǒng)能根據(jù)土壤濕度傳感器得到的土壤濕度信號(hào)，與設(shè)定的適于作物生長(zhǎng)的土壤濕度進(jìn)行比較，然后決定是否灌溉，自動(dòng)進(jìn)行電機(jī)與各電磁閥的啟閉。在本系統(tǒng)中選用2000YZ型土壤負(fù)壓傳感器來測(cè)量土壤濕度，測(cè)量范圍為負(fù)壓值O?-85kPa，基本上在植物的需水范圍，一般說來，當(dāng)土壤吸力大于_70kPa值，土壤就需要灌水，否則會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，該壓阻傳感器輸出為0-50mv ;測(cè)量深度為200mm?2000mm，地面以下部分根據(jù)需要而定，總精度為2%左右；使用環(huán)境為O?500°C。在小麥拔節(jié)抽穗期土壤最佳含水量用土壤負(fù)壓表示為_50kPa?-60kPa,即當(dāng)土壤負(fù)壓小于_60kPa時(shí)，打開灌水閥門對(duì)作物進(jìn)行灌溉。在該系統(tǒng)中把濕度傳感器得到的土壤濕度信號(hào)放入PLC的數(shù)據(jù)寄存器DTO中，把所設(shè)定的土壤濕度上限值(_50kPa)放入DT4，下限值(_60kPa)放入DT2，同時(shí)當(dāng)土壤缺水或適宜時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮。
[0047]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。
[0048]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置； 數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息； 主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進(jìn)行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置； 執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:還包括為系統(tǒng)運(yùn)行提供電能的電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)輸入裝置為鍵盤，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括濕度傳感器和雨量傳感器，所述主控裝置為PLC，所述執(zhí)行裝置包括電磁閥、帶動(dòng)水栗的電機(jī)和報(bào)警裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC為PLC-C40C。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述水栗電機(jī)采用Y/Λ啟動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC通過RS232接口連接上位管理機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述還包括控制所述主控裝置啟/停的手動(dòng)按鈕。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，其特征在于:所述報(bào)警裝置包括報(bào)警指示裝置和發(fā)聲報(bào)警器。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于PLC控制的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置；數(shù)據(jù)輸入裝置，用于輸入作物初始化數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的參數(shù)信息；主控裝置，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置獲取的參數(shù)信息并結(jié)合初始化數(shù)據(jù)及最佳灌溉值進(jìn)行比較分析后，發(fā)出控制指令給執(zhí)行裝置；執(zhí)行裝置，用于執(zhí)行控制指令所發(fā)出的灌溉操作。本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)輸入裝置、主控裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和執(zhí)行裝置，可以手動(dòng)設(shè)置對(duì)各輪灌區(qū)定時(shí)灌溉,也可以通過土壤濕度傳感器與控制器形成全自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)；本實(shí)用新型可以提高操作準(zhǔn)確性、能夠定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分。
【IPC分類】A01G25/16
【公開號(hào)】CN204742089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520297618
【發(fā)明人】牛少卿, 宗金三, 戰(zhàn)國(guó)隆, 紀(jì)學(xué)偉
【申請(qǐng)人】大禹節(jié)水（天津）有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日