PLC 在农田自动灌溉系统中的应用

李 远

(漯河职业技术学院，462000，河南漯河)

1 灌溉总体方案

以往的灌溉工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水，不但造成水资源浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对作物的正常生长产生不良影响。传统的地面大水漫灌已不能满足现代灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。喷灌以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。

用PLC（可编程逻辑控制器）控制植物的灌溉。A类植物是水生植物，要求通过液位开关控制液位在最小值和最大值之间。B 类植物需要定时灌溉，要求6:00—6:30 之间，23:00—23:30 之间打开喷灌系统。C 类植物需要每隔1 d 的23:00 灌溉一次，每次10 min。

根据灌溉植物的特点，对其控制应满足植物的需要，因此选用PLC 作为灌溉控制系统的核心。系统由PC 控制器FX2N-32MR-001、220 V 交流电源、启停按钮、数据采集器件（包括液位开关、实时钟）、执行器（包括电磁阀、带动水泵的电机）等组成。

2 控制系统设计

2.1 灌溉流程设计

A 类水生植物:在不同水位，水压不同，当水位位于最低点时液位开关输出信号给PLC，控制X002 闭合，1 号电磁阀得电开启，1 号电磁阀指示灯亮，1 号电机先星形连接，2 s 后电机三角形连接，1 号电机带动1号水泵工作，往水池里注水。当水位位于最高点时，液位开关输入信号给PLC，控制输入端X003 闭合，同时1 号电磁阀断电，1 号电磁阀指示灯熄灭，1 号电机停止工作，从而1 号水泵停止运转，往水池里注水停止。如图1 所示。

图1 A 类植物灌溉流程图

B 类植物:通过时钟来实现灌溉系统在规定时间段的启动或断开，在每天23:00，2 号电磁阀开启，2 号电磁阀指示灯亮，2 号电机启动，带动2 号水泵工作，到了23:30，2 号电磁阀断开，2 号电机停止运转，从而2号水泵停止工作，停止对B 类植物浇灌。在每天6:00，2 号电磁阀开启，2 号电机转动带动2 号水泵工作，延续到6:30，2 号电磁阀断开，2 号电机停止运转。控制喷头6:00—6:30 和23:00—23:30 喷水。

C 类植物:通过时钟来实现灌溉系统在规定时间段的启动或断开，每隔1 d 的晚上23:00 灌溉一次，这里用两个计数器已达到延时10 min 的目的，这样就达到了每次浇灌10 min 的目的。每隔1 d 即隔48 h 的23:00，3 号电机运转带动3 号水泵工作，控制喷头，浇灌C 类植物。这里关键是把计数器作为时间继电器用。

2.2 系统I/O 接线

根据系统控制要求，共分配了5 个输入、12 个输出，接线图如图2 所示。

图2 系统接线图

3 系统仿真调试

系统采用MCGS 实现画面的制作，如图3 所示。

图3 系统仿真画面

（1）按下开始，当A 类植物液位低时，1 号电机开始灌溉。

（2）当A 类植物液位高时，1 号电机停止灌溉。

（3）每天6:00—6:30 和23:00—23:30，B 类植物需要灌溉，2 号电机开始灌溉。

（4）当时间超过6:30 或23:30，1 号电机停止灌溉。

（5）每隔1 d 的23:00，C 类植物需要灌溉，3 号电机开始灌溉。

（6）计时器开始工作，10 min 后，3 号电机停止工作，灌溉结束。