文/靳瑞生 裴瑞婷

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，現(xiàn)實中有很多的人工操作已經(jīng)被自動化操作替代，我國把節(jié)水灌溉作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重點項目，同時對半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境也有所改善，利用PLC系統(tǒng)后，不僅大大節(jié)約了人工成本，也使自動化系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中得到廣泛應(yīng)用，目前大多數(shù)工業(yè)地區(qū)用PLC系統(tǒng)作為電器控制水平的衡量標準。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測得出的結(jié)論，對植物進行自動澆灌，該系統(tǒng)為配合控制，并且對檢測到的參數(shù)進行準確的實時監(jiān)測，以此對所澆灌的植物進行控制。

1 系統(tǒng)組成

1.1 PLC的造型及擴展模塊的選定

可編程控制器是以微處理器作為基礎(chǔ)，綜合了一種新型的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)，如計算機，自動控制及通信系統(tǒng)等技術(shù)，它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)比較簡單，編程很方便，可靠性非常高等。它廣泛適用于工業(yè)生產(chǎn)過程，和工業(yè)裝置的自動化控制中，成為工業(yè)控制的重要手段，和工業(yè)中重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備。隨著我國科技的不斷創(chuàng)新，PLC的功能也在不斷完善并加強，PLC系統(tǒng)的工作方式與工業(yè)控制計算機相比較是不完相同的，同時它的開發(fā)與計算機進行控制的開發(fā)相比也是不完全相同，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計理念遵循原則是：盡最大極限地滿足被控對象所要達到的控制要求，同時盡量使控制系統(tǒng)變得越來越簡單，而且經(jīng)濟適用，使用戶更加方便的進行使用及合理的維護，充分保證系統(tǒng)的安全可靠性，最終達到一定的可擴展性。本控制系統(tǒng)分為A，B，C三個模塊，根據(jù)不同的區(qū)域以及不同植物的生長規(guī)律和要求，利用灌溉系統(tǒng)進行不同控制要求。如在A區(qū)我們釆用噴霧式灌溉，年噴3分鐘，然后休息6分鐘，工作時間以早九晚五為準。在B區(qū)我們釆用旋轉(zhuǎn)式的噴頭進行灌溉，分為兩個小組來進行灌溉，每組每工作5分鐘，休息20分鐘，從每天早上九點開始，到下午兩點結(jié)束。在C區(qū)同樣分為兩個小組進行交替灌溉工作，每隔兩天進行灌溉一次，工作系統(tǒng)分手動和自動兩種控制工作方式，如果遇到天氣變化或者陰雨天氣，系統(tǒng)將自動停止對植物的灌溉，同時系統(tǒng)還受時間的控制，對植物的溫度及濕度都有一定的測試控制功能，也就是說，當植物的溫度和濕度都達到某一個設(shè)定的控制點時，系統(tǒng)將會自動報警，并且能自動改變該程序的運行方式，還能運用自動和手動功能來控制水泵的運行，和停止，更有效地控制各個電磁閥的開和關(guān)。

1.2 觸摸屏的選擇

根據(jù)系統(tǒng)顯示以及控制的相關(guān)需求，我們所選用的觸摸屏型號為LEVI777A富昌維控觸摸屏，該屏幕尺寸為10.2寸，分辨率可以達到800x400，COM1為其通訊端口，輸入范圍可以達到28VDC范圍內(nèi)。

1.3 傳感器的選擇

在選擇傳感器的過程中，需要綜合考慮傳感器所測量的靈敏度，準確度，穩(wěn)定性。因此我們在本次研究中采用的型號為HYDZ-102WS，溫度和濕度變送器以及一體投入式的液位傳感變送器，型號為TS-8020D。圖1所示的就是溫度和濕度變送器。

這種變送器能夠同時對環(huán)境中的溫度和濕度進行參數(shù)模擬，并輸出信號為20毫安范圍內(nèi)，傳輸量程為1米，濕度可以達到100%RH，溫度在零下40℃到120℃，可以在12到24VDC的電壓范圍內(nèi)運行。我們選擇的一體投入式液位傳感變送器型號TS-8020D，在其投入水中時即可以完成測量，準確測量末端到液面的高度，且量程為一米范圍內(nèi)，工作電壓為24VDC，輸出信號控制在4到20毫安范圍內(nèi)。

2 植物澆灌系統(tǒng)PLC相關(guān)程序設(shè)計

我們所采用的植物灌溉系統(tǒng)是一種循環(huán)程序的控制流程圖，當系統(tǒng)進行正常運行時，首先會進入初始化狀態(tài)，需要對各個寄存器進行賦值，變送器可以采集參數(shù)，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為實際的溫度信號和濕度信號，儲存于計算機中，然后系統(tǒng)會自動檢測本次程序是自動式還是手動式。如果是自動控制，則需要將寄存器中的儲存值和設(shè)定溫度上限以及濕度下限進行比較，如果都上限和濕度值低于下限，此時會開啟指示燈，如果溫度沒有達到上限時或者濕度也沒有低于下限時，則此時電磁閥和指示燈會處于關(guān)閉狀態(tài)。如果液位值超過上限，電磁閥和指示燈會同時關(guān)閉，以防灌溉過多水分，如果選擇手動控制時則需要人為進行電磁閥按鈕的控制。

圖1

3 小結(jié)

在本次研究中，我們基于PLC植物灌溉控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對植物的自動灌溉，通過對一些參數(shù)的監(jiān)測能夠準確對植物灌溉進行自動化控制，包括溫度，濕度以及液位值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，而且在數(shù)據(jù)處理，檢測方面具有較強的能力，操作簡便，具有廣泛的使用價值。