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基于PLC的自动灌溉控制系统设计

摘要：本文以西门子S7-200PLC为核心，对其进行了开发，并对其进行了详细的分析。整个体系分为三个区域：区域A，区域B，区域C各分区进行灌溉。这个系统在各个地区开始和停止灌水，并与实际的钟点相对比，从而在各个地区实现了自动灌水。

同时，该系统检测实际温度和湿度，以检测降雨情况作为控制的依据。低温、无灌溉、高湿度、无灌溉和无雨。该系统具有手动和自动两种运行方式，运行可靠，操作简单，能有效地进行灌溉。

经过全面考虑，在总体设计、硬件选择、主电路与控制电路、PLC输入输出接线图、控制程序流程图以及梯形图与指令表程序调试等方面进行了精心设计，从而实现了目的。

1.引言

中国的水资源短缺，使得其利用效率非常低，导致了大量的浪费。常规灌水装备单一。由于灌溉技术的复杂性和耗时的工作量，我国的社会经济发展受到了严重的影响。因此，为了更好地利用水资源，必须加强对自动灌溉系统的研究，以实现可持续发展。实施自动化灌溉技术可以有效地缓解水资源短缺问题，并且可以节省人力。

2.总体方案设计

通常，可以使用三种不同的控制技术：单片机、继电器-接触器和PLC。单片机方式稳定性差,易受到干扰,编程维护都比较难。采用继电器作为接触器，以实现安全操作；由于整体的设计和安装复杂度极高，以至于很难实现。PLC是一种先进的、高精度的自动化控制技术，它拥有出色的耐震、耐磨、耐用、操纵简单、使用寿命长等特点，使得它成为一种非常适合用于农业灌溉的先进的智能控制方式，相对于传统的机械触点，plc的操纵更加灵活、精准，并且抵御振荡、环境变化等多种挑战，大大增强了系统的可靠性。

3.硬件选型

3.1PLC的选型

经测试，西门子S7—200系列PL采用了15个数字信号源，9个数字信号源，能较好地适应较小规模的自动控制要求。S7-200小型PLC具有24路数字量输入和16路数字量输出，其功能可以充分地满足日常使用的需要。因此，我们最终选择了CPU226作为配置。

图3-1?CPU226

3.2?模拟量输入模块的选型

选用了西门子公司的一款模拟量输入组件EM231，它一共需要一个，包含4条模拟量输入。可以满足本控制系统所使用的2路模拟量输入使用需要。

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图3-2?模拟量输入模块EM231

温湿度传感器

温湿感应器选用XK-TTH1型单片式温湿感应器，可选用0~10V的输入、聚氯乙烯探针、SHT20感应器。

图3-3?温湿度传感器

以下是技术指标：

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DC电源：9V到24V之间.

功率消耗：0.4瓦

测量准确度：相对湿度+/-0.5%，温度+/-0.1摄氏度

测试温度：0-100摄氏度，相对湿度：0-100%

药效持续时间：每年1%。气温：0.01℃。

输入：0-10伏

图3-2?液位浮球开关

4.硬件设计

4.1系统的I/O分配设计

表4-1、4-2和4-3显示了PLC输入和输出IO的分配情况，以便更好地控制系统的运行。

表4-1?PLC数字量输入分配表

名?称

PLC地址

外部编号

自动启动按钮

I0.0

SB1

自动停止按钮

I0.1

SB2

手动模式选择开关

I0.2

SA1-1

自动模式选择开关

I0.3

SA1-2

下雨检测传感器

I0.4

S1

报警消音按钮

I0.5

SB3

A区手动启动按钮

I0.6

SB4

A区手动停止按钮

I0.7

SB5

B区手动启动按钮

I1.0

SB6

A区电机故障B区手动停止按钮

I1.1

SB7

C区手动启动按钮

I1.2

SB8

C区手动停止按钮

I1.3

SB9

A区电机故障

I1.4

FR1

B区电机故障

I1.5

FR2

C区电机故障

I1.6

FR3

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表4-2?PLC数字量输出分配表

名?称

PLC地址

外部编号

A区电机启动

Q0.0

KA1

B区电机启动

Q0.1

KA2

C区电机启动

Q0.2

KA3

A区电动阀

Q0.3

KA4

B区电动阀

Q0.4

KA5

C区电动阀

Q0.5

KA6

自动运行指示灯

Q0.6

HL1

下雨报警指示灯

Q0.7

HL2

故障指示灯

Q1.0

HL3

表4-3?PLC模拟量输入分配表

名?称

PLC地址

外部编号

温度传感器

AIW0

TT1

湿度传感器

AIW2

HT1

4.2系统的PLC电路设计

这个系统使用了S7-200PLC的226PLC，它具有24路数据传感器，16路继电器，并配备了EM231带有4路模拟传感器，可以收集室内的温度和湿度信息。

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图4-1PLC本体输入和输出接线图

图4-2?EM231模拟量输入接线图

4.3主电路设计

主电路如图4-3所示。

图4-3?主电路图

M1为A,M2为M3；B、C三台灌水区域泵马达，带动相应区域泵送水和灌水。QF2,QF3,QF4为A；灌水区的三台水泵马