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基于PLC的自动灌溉控制系统设计及MCGS组态仿真

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摘要

为了加快农业生产信息化和数字化的发展，节约宝贵的水资源，降低能耗，提高灌溉的质量和效率，提升控制管理水平，笔者以维控LEVI102A型触摸屏为人机界面，台达DVP60ES2型可编程控制器为控制核心构建了一套自动灌溉控制系统。该系统不仅可以根据当前土壤中含水率和用户设定的土壤含水率的情况自动控制水泵电机和电磁阀的启闭，遇到雨天自动停止灌溉，还可以按照用户设定的时间自动进行灌溉。该系统实现了灌溉的自动监控功能，节省了人力，节约了用水，提高了灌溉的质量和效率，具有造价低廉，运行稳定，操作便捷，维护简易，人机界面友好等优点，具有广阔的应用前景和实际使用价值。

关键词：PLC；灌溉；控制；系统

目录

TOC\o1-3\h\u230560引言 1

268811系统技术要求 2

145921.1施水要求 2

47411.2控制要求 2

106541.2.1手动和自动控制功能 2

145351.2.2故障报警功能 3

39991.2.3降雨监控功能 3

146081.2.4土壤含水率监控功能 3

168942硬件设计 4

107193软件设计 5

294223.1软件开发平台 5

152633.2程序设计思想 5

174424实现结果 8

225975MCGS组态仿真设计 11

211295.1MCGS软件介绍与功能分析 11

165535.2组态界面设计 11

73445.2.1界面布局与元素设计 11

76395.2.2动态数据显示与报警功能 12

356结论 13

28069参考文献 14

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引言

我国的水资源供应相对紧张，根据数据分析，全国人民每年的总用水量仅相当于全球水平的四分之一左右，而耕地的单位土地上所拥有的水源也只有全世界平均数的七成多一点。尽管如此，我们仍然面临着大量未被充分利用的水资源问题，例如大约三分之一的已建水利工程无法满足其所需的水量需求。与此同时，我们的灌溉系统却存在极大的浪费情况[1]。因此，对于这样一个高度依赖灌溉来推动发展的国家而言，节约用水、推广新型节水技术以确保科学合理地使用水资源就显得尤为关键了。这不仅是中国经济发展持续增长的重要策略，也是保障l6亿中国人民食物安全的重大举措。实施自动化的灌溉系统可以显著提升水资源的使用效率，减少劳动力投入，同时也有助于保持农作物的优质产量，这对中国的水资源极其紧缺的情况来说是非常必要的，并且绝对有可能做到[2]。

作为一种基于微型电脑的逻辑设备，被称为可编程序控件,它结合并融合了一系列如计算机制造工艺学、自动化系统管理及通讯科技等领域的先进元素与创新成果于一体形成的新一代工场生产线自控单元——这就是我们所说的“智能”或称之为programmablelogiccontroller的缩写：PLC。这种产品因其强大的防电磁波侵扰性能、高度稳定性和易用性的优势而在工厂制造过程中被大量使用;然而遗憾的是目前为止它的农田运用还相对较为稀缺。因此如果能在节约用水的水利设施建设上引入这一理念将会大大降低系统的复杂度从而提升整体的安全系数同时也能增强该项技术的适应范围以满足我国现代化农村发展的需求[3];

近期的研究表明，许多国内外的研究者已经开始使用PLC来建立节约用水的水利管理体系。例如，由解建军提出的自动化水利监管方案可以有效地减少工人负担并提高水的运用效果;同样是来自中国的团队如官平等人也成功研发出一种符合农业培育需求且具备高性能的智能化浇灌装置;此外还有其他一些案例包括：王丽波设计的智能种植系统的实施使得更高效而又节省用水的模式得以推广开去;张小珍则提出一套结合PLC技术的新型智慧型绿化解决方案等等这些都充分展示出了这种技术所带来的巨大潜力及优势所在。Caceres等人[11]描述了一个适用于室外植物园的自动化浇水管理平台，在这个平台上，PLC会一直监控电极以判断其是否有触及水的迹象，一旦发现电极已露出水面就会启动浇水流程。而Shahidian等人[12]则开发了这样一个能够自我调整的地表灌溉设备。

figueiredo等人[13]描