PLC在节水灌溉系统中的应用
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要：水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。
我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。
而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。
近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。
按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。
20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。
由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。
发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。
目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。
北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。
南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。
我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。
目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。
通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。
在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。
本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。
基于PLC的立体花坛智能灌溉系统研究
关键词: 立体花坛ꎻ 智能灌溉ꎻ 精准控制ꎻ 土壤温湿度传感器
中图分类号: Ｓ２４ 文献标志码: Ａ
引言
ＤＯＩ: １０ １９７５４ / ｊ ｎｙｙｊｓ ２０２４０２２９０１３
因为灌溉水在重力作用下产生流失较大的问题ꎮ 立体
数据采集模块要对立体花坛的基质土壤的湿度以
及灌溉水量ꎬ 水箱的水位信息等多个数据进行采集ꎮ
可实时进行手动、 自 动 控 制 灌 溉 指 令ꎬ 指 令 下 传 到
功能ꎮ 电磁阀组作为灌溉执行模块的关键组成部分ꎮ
在实际应用中ꎬ 选用工作压力范围在 ０ １０ ~ １ ０４ＭＰａꎬ
流量范围在 ０ ４５ ~ ５０ｍ３ ｈ ꎬ 灵敏度高的电磁阀适应
电源、 各种接口构成ꎬ 能 够 控 制 各 个 执 行 模 块 的 输
器模块上设计有按键、 串口、 网口等多个外设来实现
其对基质土壤的墒情、 水箱水位、 流量传感器等灌溉
设备的智能控制ꎮ 除此之外ꎬ 在电路板上还设计有数
字信号和模拟信号输入各 ５ ~ ３０ 路ꎬ 以接收检测到的
各种数据ꎬ 实现立体花坛植物栽培条件的全面监测ꎮ
观常布设在景区或城市街道的重要节点ꎬ 人流较大ꎬ
为北京市的一个金名片ꎮ 立体花坛作为有益城市生态
场地一般为硬质地面的广场或是草坪上ꎬ 考虑到公共
环境的植物雕塑ꎬ 其景观要用最精粹的语言传递尽可
安全性ꎬ 要避免出现在灌溉水径流的安全隐患 [１] ꎮ 因
能多的信息ꎬ 是一个城市精华的浓缩ꎬ 历史的传承ꎬ
坛的体量较大ꎬ 如造型高 ５ ~ １０ｍ 或面积 ３００ｍ２ 以上ꎬ
灌溉分区数量比较多时ꎬ 若依次每个分区灌溉的话ꎬ
需要很长时间才可以对立体花坛轮灌 １ 次ꎮ 在水源水
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计
基于PLC控制技术旳农业自动浇灌系统设计摘要：水是一切生命过程中不可替代旳基本要素，水资源是国民经济和社会发展旳重要基础资源。
我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平旳1/4，居世界第109位。
并且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上旳华北、西北、东北地区旳水资源量仅占全国总量旳20％左右。
近年来，伴随人口增长、经济发展和都市化水平旳提高，水资源供需矛盾日益锋利，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展旳重要制约原因，并且加剧了生态环境旳恶化。
按现实状况用水量记录，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业浇灌缺水300亿立方米。
20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2023万公顷以上，全国660多种都市中有二分之一以上发生水危机，北方河流断流旳问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方旳许多地区。
由于地表水资源局限性导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。
发达国家旳农业用水比重一般为总用水量旳50％左右。
目前，我国农业用水比重已从1980年旳88％下降到目前旳70％左右，此后还会继续下降，农业干旱缺水旳局面不可逆转。
北方地区水资源开发运用程度已经很高，开源旳潜力不大。
南方尚有某些开发潜力，但重要集中在西南地区。
我国农业浇灌用水量大，浇灌效率低下和用水挥霍旳问题普遍存在。
目前全国浇灌水运用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家浇灌水运用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上旳水平。
通过采用现代节水浇灌技术改造老式浇灌农业，实现适时适量旳“精细浇灌”，具有重要旳现实意义和深远旳历史意义。
在浇灌系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源运用率，缓和水资源日趋紧张旳矛盾，还可以增长农作物旳产量，减少农产品旳成本。
本次设计是采用PLC控制多路不一样旳土壤湿度，浇灌旳启动和停止完全由土壤旳湿度信号控制，能使土壤旳湿度值保持在作物生长所需要旳最佳范围之内。
基于PLC的自动灌溉控制系统设计
基于PLC的自动灌溉控制系统设计摘要：本文以西门子S7-200 PLC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3.1 PLC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。
PLC在水利和灌溉系统中的应用案例
PLC在水利和灌溉系统中的应用案例随着科技的不断进步和自动化技术的广泛应用，PLC（可编程逻辑控制器）作为一种重要的自动化控制设备在各个行业都发挥着重要的作用。
其中，在水利和灌溉系统中应用PLC已经取得了显著的成效。
本文将通过介绍两个真实案例，详细探讨PLC在水利和灌溉系统中的应用。
案例一：水闸控制系统水闸控制系统是水利工程中的重要组成部分，它的主要任务是实现水流的控制和调节，以确保水利工程的正常运行。
在传统的水闸控制系统中，人工操作和机械设备控制常常存在效率低下和安全隐患等问题。
而引入PLC后，可以实现自动化控制，提高系统的可靠性和运行效率。
在该案例中，PLC被用来控制水闸的开闭以及水流量的调节。
通过传感器的采集和PLC的程序控制，可以实时监测水位、流量等指标，并根据设定的参数进行精确的控制操作。
PLC还可以根据预设的时间表和水位条件自动调节水流量，保障水利工程的安全稳定运行。
同时，PLC系统还能实现故障检测和报警功能，及时发现和解决系统问题，提高运维效率。
案例二：灌溉控制系统灌溉是农业生产中的重要环节，传统的灌溉方式常常存在人工操作不便、耗时耗力以及水资源浪费等问题。
而PLC的引入可以实现精确的灌溉控制，提高水资源利用效率，降低生产成本。
在该案例中，PLC被用来控制灌溉系统中的阀门和喷头。
通过传感器采集土壤湿度、空气湿度、气温等信息，并根据预设的灌溉方案和植物需水量，PLC精确计算灌溉时间和水量，并实时控制阀门的开启和关闭。
同时，PLC还可以根据气象预报和降雨量实时调整灌溉计划，避免由于降雨造成的浪费。
通过PLC的自动控制，灌溉系统可以实现精确的定量灌溉，提高灌溉效果，降低耗水量和水资源浪费。
总结：PLC在水利和灌溉系统中的应用案例中取得了显著的成效。
通过自动化控制实现水流的准确控制和调节，不仅提高了系统的可靠性和运行效率，也降低了工作人员的劳动强度。
此外，PLC还能实现故障检测和报警功能，及时解决系统问题，保障水利和灌溉系统的安全稳定运行。
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计【范本模板】
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC）在节水灌溉控制系统中的应用，系统具有手动灌溉模式，能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式，通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC，与土壤最佳含水量对比，进一步控制电机和电磁阀的启闭；为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击，减小能耗，系统启动采用Y/ 启动。
［关键词］ PLC;节水灌溉;土壤湿度；Y/ 启动;自动灌溉控制系统当前，随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用，发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。
而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大,还处于研制、试用阶段,随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展,开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益[1，2］。
本文以PLC为核心,选用C40C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统,所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉，也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。
同时为了减少水泵电机启动电流，减轻对电网形成的冲击,减小能耗，水泵电机采用Y/ 启动.1 PLC输入/输出点分配及系统结构框图本文所选用的C40C可编程序控制器输入24点(X0～X23），输出16点（Y0～Y15)，带有RS232口及日历/时钟功能,供电电源为24V直流或100~240V交流，同时可以控制4路A/D、4路D/A.系统可以方便地扩展输入/输出口，系统中除湿度传感器为模拟信号外，其它输入/输出信号均为开关量，PLC各个输入/输出点分配情况见表1。
根据灌溉控制系统的要求，系统由PLC控制器C40C,直流24V电源，起/停按钮，数据采集器件包括土壤湿度传感器、雨量传感器和各类按钮,执行输出器件包括电磁阀,带动水泵的电机，报警装置为报警指示闪烁灯或报警电铃，同时当系统处于某个工作状态时对应的指示灯亮，如果在大规模的灌区中，要实现集中化管理，可以通过PLC的RS232口与管理机通信，控制系统的结构框图见图1。
变频器-PLC在自动灌溉系统中的应用
功 应用 ， 有 效地 解 决 了控 制 负荷 波 动大 ， 调节 频 繁和 能 量损 耗 大等 难题 ，为现 代农 业 灌溉 提供 科 学理 论 支持 ，也 说 明 了变频 调速 控 制 系统 优越 的技 术 性
能 和极 其 显著 的经 济 效益 ，具 有 很好 的推 广应 用 价值 和进 一步 的研 究价 值 。
示：
圈＝
４系统的软件设计
本控制 系统的软件以Ｓ Ｉ Ｅ Ｍ Ｅ Ｓ 公司的ｓ ７ — ２ ０ ０ 软件进行梯形 图设计 ， 通过专用电缆把程序下装到Ｐ Ｌ Ｃ 中。 Ｓ Ｉ Ｅ Ｍ Ｅ Ｓ ｓ ７ — ２ ０ ０ 软件的梯形 图是逐行扫描 ， 频率大约 １ ０ ｏ ｍ ｓ 一次 ， Ｐ Ｌ Ｃ 软件设计思 路是列 出所有泵可能 的运行状 态，每种状态处理两种 情况 ，有压力下 限信号时增加泵 ，当无 压力下 限而有频率下限信号时 减少泵 ，按照先启先停 的原则 ，可列出水泵运行 的所有组合状态。状 态表略。 其 中状态６ 、状态７ 、 状态９ ，由于次序启动、先启先停的原则是不 可 能出现 ，可以不考虑 。状态１ 只有增加泵处理程 序 ，状 态１ ｌ ，状态 １ ２ ，状态 １ ３ ，只有减少泵处理程序 。梯形图输人 、输出点 的含义可对 照硬件接 口图略 。 另外测速发电机测得 的结果给 比较器 ，通过比较 器将信号传送给 Ｐ Ｌ Ｃ 和变频器，它们之间用Ｄ Ａ 转换器和Ａ Ｄ 转换器连接 。这样便控制 了 电动机的启停 和转速 。所 以结构框 图中设计 了双重反馈电路即由测 速 发电机组成的速度反馈和由压力传感器组成的压力反馈系统。 本文 由于篇幅原因 ，只给出部分梯形 图，后面程序 以此类推 。以 下是灌溉系统的手动部分 ，自 动部分程序只需在加计数器Ｃ Ｕ、 Ｃ Ｄ 处考 虑到压力传感器的上下限位 即可。 以下为Ｐ Ｌ Ｃ 控 制电动机启停的处理程序 ， 软件上加入定时器延时也 是可行 的 ， 其 中Ｑ ｏ ． ｏ 、Ｑ ｏ ． １ 分别表示故 障报警 和缺过水报警灯 。最后 系统的结构如 图二所示 ，利用安置在的灌溉用水 中的压力变送器 的故 障处理就是当有缺水或过水信号或变频器故障信号时把所有 的泵 将水 的压力信号传输到比较器 ， 根据 与比较器 的设定值和报警上下限 与变频器都停止 。
基于PLC的自动灌溉系统简要方案
三、系统方案
3.1 整体思路
本系统采用的是一种基于 PLC 的一套自动灌溉控制系统，通过手动编制轮 灌溉组并进行手动轮灌，也可以通过土壤湿度传感器与控制系统形成一种闭环控 制模式。
控制系统由田间控制系统和水源首部控制系统两部分组成，通过近距离无线 模块进行数据交互。
田间控制系统主要由电磁阀、无线阀门控制器及太阳能供电系统组成。主要 负责接收来自首部系统的控制指令驱动阀门进行启闭。
一 第一部分 水源首部控制系统
二 第二部分 田间控制系统
三
工程总投资
四
亩均投资（100 亩）
附表 2：大田自动灌溉系统概算明细表
编号
工程或费用名称
单位 数量
单 设备
费
价(元) 安装调试
费
合 计(元) 安装调试
设备费 费
第一部分 水源首部控制系统
1.1 PLC 控制器
台
1
1.2 模拟量采集模块
台
2
1.3 通讯扩展模块
套
2.2 无线阀门控制器
套
2.3 太阳能供电系统
套
2.4 设备箱
套
2.5 太阳能支架（定制）
套
2.6 配件及信号线
批
反转时钟 于 2015 年 1 月 QQ：17665466
大田自动灌溉系统方案
基于PLC的节水灌溉控制系统【毕业作品】
BI YE SHE JI(201 届)基于PLC的节水灌溉控制系统PLC-based Irrigation Water Control System Design所在学院电子信息学院专业班级电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月日摘要传统的节水灌溉控制是完全由人工控制的，这样比较有局限性，而且人有事情也走不开，必须有人看管。
在一定程度上，发挥不了高效的作用。
针对这种情况，开发一种基于PLC的灌溉节水控制系统，实现与喷灌系统有机的结合起来，是喷灌系统在无人干预的情况下，通过控制器，按照规定的程序自动进行喷灌。
通过软件设置来实现适应多种运行方式的需要，实现无人值守或半无人值守。
本控制系统选用三菱FX2n-64mr作为控制器。
在总体设计中，讨论冲孔加工机设备的结构、工作原理，控制方案的选定。
在硬件设计中，完成PLC的选型和外部低压电器的选用，设计了硬件接线图。
在软件设计中，给出程序流程图，并设计出程序。
制作与调试部分验证了先前的设计，通过硬件与软件的配合，使系统可靠运行，达到预期设计目的。
关键词：PLC;节水灌溉；自动控制AbstractTraditional irrigation water control is completely controlled by hand, such limitations, and things could not get away, must not be left unattended. Not efficient role to play in a certain extent.This situation, the development of the PLC-based irrigation water control system, combine with sprinkler system, sprinkler system in the absence of intervention by the controller, in accordance with the procedure laid down automatic sprinkler irrigation.Software is set to meet the needs of a variety of operating mode for unattended or semi-unattended.The control system to selected the Mitsubishi FX2n-64mr as a controller. To discuss the structure of the punching machine equipment in the overall design, working principle, the selected control program.In the hardware design, complete PLC selection and the selection of an external low-voltage electrical design of the hardware wiring diagram.Program flow chart is given in the software design, and design procedures.Verify the previous design, production and debug part with hardware and software, to make the system reliable operation, to achieve the desired design purposes.Key Words:PLC;water-saving irrigation;automatic control目录1 引言 (5)2 总体设计 (5)2.1方案确定 (5)2.2节水灌溉控制结构 (6)2.3节水灌溉控制系统工作原理 (7)3 硬件设计 (8)3.1PLC I/O分配 (8)3.2PLC选型 (8)3.3主电路设计与原理图 (9)3.4PLC控制电路设计与电路图 (10)3.5传感器检测模块 (11)4 软件设计 (15)4.1系统总流程图 (15)4.2程序设计 (16)4.3人机界面设计 (18)4.3.1 触摸屏工作原理 (18)4.3.2 Client Ver1.1编程软件 (18)4.3.3 人机界面设计 (19)5 接线和调试 (21)5.1接线 (21)5.2调试 (21)6 结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录1 主电路原理图 (28)附录2 控制电路原理图 (29)1 引言我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出，严重制约我国社会经济的发展。
PLC在供水与排水系统中的应用与控制方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
水源选择与处理工艺
1 2
水源选择
根据供水需求和当地水资源条件，选择合适的水 源，如地表水、地下水或再生水等。
水处理工艺
根据水源水质和供水水质标准，确定相应的水处 理工艺，如混凝、沉淀、过滤、消毒等。
3
PLC控制
通过PLC对水ห้องสมุดไป่ตู้理工艺进行自动化控制，实现水 质在线监测、药剂自动投加、设备自动运行等功 能。
02
PLC技术概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
PLC定义及工作原理
PLC定义
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操 作电子系统。
工作原理
PLC采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运 算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通 过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或 生产过程。
压力调节方式
通过PLC对管网压力进行 自动调节，采用减压阀、 稳压罐等设备保持管网压 力稳定。
漏损监测与报警
利用PLC对管网漏损进行 实时监测和报警，及时发 现并处理漏损事故。
04
排水系统PLC控制方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
污水收集与处理工艺流程
PLC系统组成与功能
PLC系统组成
主要由中央处理单元（CPU）、存储 器、输入输出接口、电源等部分组成 。
功能
PLC具有逻辑控制、定时控制、计数 控制、步进控制、数据处理、通信联 网等功能，可广泛应用于各种工业控 制领域。
PLC在农业灌溉系统中的作用
PLC在农业灌溉系统中的作用农业灌溉在现代农业生产中扮演着至关重要的角色。
为了提高农田的产量和水资源的利用效率，农业灌溉系统需要具备自动化、智能化的特点。
PLC（可编程逻辑控制器）作为一种控制设备，具有高效、稳定、灵活的特性，在农业灌溉系统中发挥着重要的作用。
PLC的最大优势之一是它的可编程性。
通过对PLC进行编程，可以根据灌溉系统的需求实现自动化控制，提高工作效率。
在农业灌溉系统中，PLC可以实时感知土壤湿度、气象数据等信息，并根据预设的逻辑判断灌溉的时机和水量。
这样，不仅可以减少农民的劳动强度，提高工作效率，而且可以避免因人为操作不准确而导致的灌溉不足或过量的问题。
除了自动化控制外，PLC还可以实现灌溉系统的智能化运行。
通过与传感器、执行器等设备的连接，PLC可以实时监测农田中的环境参数，并根据当前的灌溉需求做出调整。
例如，在气象数据显示降雨量较大时，PLC可以自动停止灌溉操作，以避免浪费水资源；而在气象数据显示降雨量较小或无雨时，PLC可以自动启动灌溉系统，为农田提供所需的水源。
此外，PLC还可以实现农田的分区灌溉。
通过在不同区域设置多个PLC控制器，可以根据每个区域的土壤湿度、作物需水量等差异，进行精确的灌溉控制。
比如，某一区域的土壤湿度达到一定的预设值时，PLC可以自动启动该区域的灌溉设备，补充相应的水分。
这样可以最大限度地满足不同作物的需水量，提高农田的产量和水资源的利用效率。
总的来说，PLC在农业灌溉系统中的作用是不可替代的。
它可以实现灌溉的自动化、智能化控制，提高工作效率，减少人力投入，并能根据环境的变化进行实时调整，避免水资源的浪费。
通过合理的布局和编程，PLC还可以实现农田的分区灌溉，满足不同作物的需水量，提高农田的产量和水资源的利用效率。
因此，在农业灌溉系统的设计和建设中，合理应用PLC技术，将会带来显著的经济和环境效益。
毕业论文-基于PLC关于农田灌溉的设计
系统硬件设计包括主电路和控制电路的设计。先根据系统硬件设计要求对PLC、变频器、传感器及其它电气元件选型，再确定硬件之间通信与仪器间接线 方式和仪器安装位置选取等。
（3）PLC控制软件设计
PLC控制软件的设计包括PLC与变频器之间的通信，水压的实时数据采集 与处理，电机的通信状e的应用，在上位机（PC）上完成对电机在线监控系统的设 计，实现水泵运行状态和重要参数的在线实时监控。
（5）系统运行和调试
完成系统硬件和软件设计后，进行系统运行调试，使整个系统能够实现设计 要求。
14本章小结
本章详细地介绍了水泵系统的现状和存在的问题和本课题研究的目的与意 义，并对变频调速技术和PLC控制技术的背景知识做了简单介绍，在此基础上, 提出了本课题研究的主要工作内容。
第二章变频恒压供水系统分析
2.1供水系统的基本特性和方式
我国是一个发展中的大国，长期以來在市政供水、高层建筑供水、工业生产 循环供水等方面一直存在着技术比较落后、自动化程度低等缺点。在用水高峰期, 水的供给量常常低于需求量，出现水压降低、水供不应求的现象；而在用水低峰 期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高、水供过于求的情况，不仅白白 造成电能的浪费，有时还造成水管破裂和用水设备损坏等情况。在深入研究变频 恒压供水技术之前，我们先介绍两种方案。
在节水灌溉技术方面，一些先进国家起步较早，如美国、英国和加拿大等在 灌溉技术中运用先进的自动化、计算机等技术，这些国家从最早的水力控制、机 械控制，到后來的机械电子混合协调式控制，到当前的计算机控制、模糊控制和 神经网络控制，其控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越來越好，操作也越 來越简便。
我国在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段，经过多年的发展， 国外灌溉控制器己逐步趋于成熟、系列化，但价格昂贵，国内虽引进一些，但多 数是农业示范区、科研单位。虽然国外生产的灌溉控制器性能优越，但没有考虑 我国特殊的自然气候、土地资源等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用 并不普及。国内虽然有多家研制灌溉控制器，但多数是小规模、实验和理论的探 讨，应用不够普及。究其原因则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、 物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、 适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出來的灌溉控制器价格昂贵，农民尽 管知道能节省人力、灌溉用水提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受 不起，这也在一定程度上限制灌溉技术控制器的普及。虽然国内变频调速技术取 得了较好的成绩，但是总体上来说，国内自行开发、生产相关设备的能力还比较 弱，对国外公司的依赖还很严重、国内交流变频调速技术产业状况表现如下：
PLC在农业灌溉控制中的应用与水资源节约
PLC在农业灌溉控制中的应用与水资源节约农业灌溉是农田保持和农作物生长发育所必需的重要环节。
然而，由于传统的人工操作灌溉方式存在着诸多问题，如过度灌溉、浪费水资源等，急需采用智能化的控制系统来提高农业灌溉的效率和精准性。
编程控制器（PLC）作为一种重要的自动化控制设备，成功地应用于农业灌溉控制领域，极大地促进了水资源的节约与合理利用。
一、PLC控制技术在农业灌溉中的应用1. 传感器与执行器的连接PLC通过与传感器和执行器的连接，可以实时监测土壤湿度、气象条件、作物生长状态等关键参数，并控制阀门的开关，实现对灌溉水量、灌溉频率的精确控制。
2. 灌溉控制程序的编制基于PLC的编程软件，可以编制出不同作物的灌溉控制程序。
通过设定阈值，当土壤湿度低于某一数值时，PLC将自动打开阀门灌溉；当土壤湿度达到一定数值时，PLC将关闭阀门停止灌溉，从而实现对灌溉水量的精准控制和自动化管理。
3. 灌溉系统的监测与调整PLC可通过连接互联网和手机APP，使得灌溉系统可以远程监测和调整。
农民可以通过手机随时查看灌溉情况，根据实际需要进行手动干预或调整，水资源的利用更加灵活高效。
二、PLC在农业灌溉中的水资源节约效果1. 精确控制灌溉水量传统的人工灌溉在最大程度上满足作物的需水量的同时，也难免出现过度灌溉的情况。
而采用PLC控制技术后，可以根据实时的土壤湿度数据，精确地控制和调整灌溉水量，避免了过度灌溉的情况发生，节约了大量的水资源。
2. 灌溉水分配更加合理PLC可以根据不同作物的需水量和生长特性，合理地分配灌溉水量。
通过设定不同作物的灌溉方案，灌溉水量可以更加精细地配比，使得每一滴水都能充分利用，提高了水资源利用效率。
3. 节能环保采用PLC自动化控制系统，将灌溉工作自动化，减少了人工操作的需求，降低了人力资源的消耗。
同时，PLC控制系统也可以通过设定定时开关机、根据气象情况进行自动调整等方式，实现能源的节约和环境的保护。
基于PLC和GPRS模块的山地智能灌溉系统设计
基于PLC和GPRS模块的山地智能灌溉系统设计随着科技的迅速发展和现代农业的不断发展，智能化灌溉系统已经成为现代农业不可或缺的一部分。
山地农业灌溉系统的设计是一项复杂的任务，需要考虑到山地环境条件的差异性以及不同作物的灌溉需求，为此，我们可以设计基于PLC和GPRS模块的山地智能灌溉系统。
PLC作为控制器，是智能灌溉系统的核心部分，可以对整个系统的灌溉过程进行精准控制。
在山地环境中，土地的坡度、水源和土地的类型都会影响到灌溉的效果，PLC可以通过传感器获取这些数据，并对灌溉系统进行实时调整和控制，以达到最佳的灌溉效果。
而GPRS模块则可以将数据传输至云端，实时监控灌溉系统的状况，根据数据分析和处理，优化灌溉的策略和方案，提高整个系统的灌溉效率。
在紧急情况下，GPRS模块也能及时通过短信或邮件等形式，向农户发送预警信息，以免出现浪费或其它问题。
在该智能灌溉系统中，还可以采用多种传感器，如土壤温湿度传感器、气象传感器、水位传感器等，不仅可以监测土地和环境的变化，还能根据作物的生长状态，自动调节灌溉水量、频率和时间等。
最后，我们可以通过人工智能算法对灌溉系统进行优化，根据历史数据和实时传感器数据，利用算法进行最优化灌溉策略，使得整个灌溉系统更加智能和高效。
总之，基于PLC和GPRS模块的山地智能灌溉系统，能够有效解决山地农业灌溉系统中存在的各种问题，提高灌溉效率，减少耕地的浪费，为现代农业发展做出了重要的贡献。
为了更好地了解山地农业灌溉系统的优化方案，我们需要对一些相关数据进行收集和分析。
以下是对相关数据进行分析的几个方面：1.土地类型和坡度：山地农业宜种植柑橘、茶、竹、木材等作物。
而不同作物对土地类型和坡度的要求是不同的，需分别进行考虑。
例如，茶和竹需要较为平缓的坡度和酸性土壤，而柑橘需要较为均匀的土质和排水能力强的土壤。
该数据的分析结果将直接影响到灌溉系统设备的配置和灌溉策略的制定。
2.气象数据：气象数据可分为温度、湿度、降水量等多个参数。
基于PLC的农业节水灌溉自动化系统的应用
N o n g t i a n s h u i l i一、PLC节水灌溉自动化系统构成1、田间标准规划本田规格化，配备了自动水位温度计、流量流速表、自动排水阀门、气象仪和观察器等仪器、相机和自动摄像头。
便于学生进行农业水稻农用品种研究试验，栽培技术研究试验，灌溉管理技术研究试验，施肥管理技术试验方法研究试验，病虫害传播预防和污染治理技术试验等多个不同类型的农用水稻品种耕地上和田间试验实践。
通过实时地跟踪监测田间空气风向、风速、温度、湿率、露点、气压、降雨量、太阳复合光线有效辐射、电磁波和太阳光合有效条件辐射、地表土层水体水量蒸发、地表土层水温、土壤生物含氧量、地下砂质土层土壤水质、地表土层泥温、植物高度、叶片生长个数、分数以及土壤病虫害等多种状态，为我国现代化食品工业和大型农场生产中的玉米水稻等农作物持续生长培育发展利用提供了农业决策和技术支持的重要数据信息。
2、智能灌溉系统根据冬季寒地优质高产品种水稻的灌溉生产给水技术规范要求和应用规程，按照浅耕深湿式水稻灌溉给水技术应用规范中的要求，按照不同优质品种高产水稻在不同生长时期和品种生长需要阶段分别进行了各种智能化、自动化的灌溉给水。
自动化精准控制的格田灌溉系统主要原理是通过利用系统采集数据得到的整个格田地区灌溉水位的精准控制信号和灌溉渠道出水口出入处的灌溉水流精准控制信号系统来对其用水进行完全自动化的分析判别和进行决策，通过一个完全可编辑多程序的用水控制电路对其用水进行完全自动化的进行控制，进而可以实现对整个格田地区的灌溉用水。
为了充分满足各种齿轮灌溉管理工艺的应用要求，运行系统模式下用户可以分别自行设定三次齿轮灌溉运行模式、波涌齿轮灌溉运行模式和各种周期性的齿轮灌溉和控制灌溉模式。
3、全程监控系统利用水稻定点摄像，可以实时监视水稻全生育期。
多点全田可控摄像头监视，可以对全部稻田进行监控。
该监控系统可以被广泛地应用到野外水稻田间的监测中，获取野外水稻各期植株生长情况、病虫和草害等动态信息,为野外水稻作物的生产经营管理人员或其他管理决策者提供及时、准确的影响和数字化信息,便于其采取不同的管理手段和措施，另外也可以为农作物科研人员提供作物各生长期的详细图像数据。
PLC在苗圃节水灌溉中的应用
开发研究与设计技术本栏目责任编辑：谢媛媛电脑知识与技术１引言可编程控制器（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）简称ＰＬＣ或ＰＣ，在现代工业控制中占有重要地位。
ＰＬＣ是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。
自１８３６年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。
上世纪６０年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。
随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，ＰＬＣ技术出现并快速发展。
我国是一个水资源短缺的国家。
由于土地灌溉技术水平不高，往往造成了水资源的浪费，且灌溉不能满足植物生长的需要。
因此我国把节水灌溉作为国民经济可持续发展的一项战略任务。
要解决水资源不足的问题，应该按照全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的原则，对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、全面节约。
把可编程控制器应用在节水灌溉控制系统中能够简化硬件结构、提高可靠性、增加灵活性。
自动灌溉监控系统有如下优点：（１）将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益。
（２）通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量。
（３）将使灌溉更加科学，方便、提高管理水平。
２系统需求２．１技术要求苗圃灌溉方式为分组轮灌，灌水量的控制要求采用自动灌溉控制系统，由控制器自动定时，按序开关各小区的供水电磁阀。
采用无塔上水器将压力控制在０．２—０．４５Ｍｐａ范围内。
达到既节省人力，又使灌溉时间控制准确，灌溉质量提高的目的。
２．２节水灌溉自动控制系统的功能要求根据植物生长、研究的特点和要求，系统需要提供以下控制功能：（１）沙床苗圃喷雾沙床苗圃的喷雾头分块轮流喷雾，喷、停时间可控，以保证幼苗叶片表面水分不干，土壤始终保持湿润，但灌水不过量。
（２）盆栽植物喷灌盆栽植物需要较大的灌溉强度，采用旋转式喷头，一般分组交替喷灌工作。
PLC农田灌溉系统
一．系统简介近年来，随着社会的发展和人们生活水平的提高，城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。
传统的灌溉方式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。
只有采用自动化的控制方式才能满足现代灌溉的要求。
现在的蔬菜生产由数量型转向质量型，市民要求常能吃到新鲜的蔬菜，因而蔬菜园的温室大棚大量出现，同时温室大棚的控制和灌溉给我们提出了更高的要求。
北京昆仑华海科技有限公司在广泛的市场调研和技术开发的基础上，依靠自身的技术实力，推出了灌溉工程自动控制系统；采用目前主流的工业自动化控制网络，来实现系统的Internat网络管理方式。
该系统采用了先进的计算机网络技术、工控组态技术、PLC和恒压变频供水技术，可以在监控室通过电脑监视屏就观察到灌溉系统的运行情况，并自动对系统的运行情况进行记录，分析，以及实现故障排除等实际有效的功能。
实现了泵站现场的无人值守，减少了管理人员，节省了管理费用，提高了经济效益，真正做到节能、环保、节约用水的目的。
二．系统功能2.1 上位企业管理功能它是基于WWW服务器的方式来实现，各职能管理部门，通过企业的内部网络，使用Windows系统自带的标准浏览器，就能对现场的实时数据和设备的运行状态进行监控。
领导即使出差远在千里之外，也能够通过拨号上网，浏览现场的设备工作状态。
2.2 全自动化监控功能采用当今最流行的全中文工控组态软件，利用组态软件开发监控应用软件，可以动态直观地显示灌溉系统的实际运转情况，同时对灌溉设备的数据完成存储，统计分析，报表显示，打印记录等功能。
2.3 PLC控制功能我们采用德国西门子公司的S7系列可编程控制器，该PLC性能稳定、可靠，安装简便，现场接线迅速，编程简单，标准的梯形图编程使得工程人员易学易用，同时总线接口控制模块采用标准的工业总线通讯协议，满足监控系统通讯的要求。
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物 需 要 一 天 三 次 ，先 把 阀 一 到 阀 六 控 制 开 关 （X14~X21）闭 合
（因每一个 阀 控 制 两 行 ）， 再 按 下 一 天 三 次 灌 溉 按 钮 X11，就
完成了 1~12 行农作物的设定， 利用 PLC 的特殊数据寄存器
D8015 值 来 判 断 当 前 时 间 ， 当 时 间 分 别 到 6 时 、12 时 、18 时
2 硬件设计
系统采用三菱 PLC 作为控 制 核 心 ，A/D 扩 展 模 块 和 土 壤
湿度传感器为只要控制设备，水泵、过滤器、电磁阀、继电器、
输水管、喷水头等根据实际情况配置。
2．1 灌溉系统构成
灌溉系统包括水源、 蓄水池、
过滤系统、化肥池、电磁阀、水泵、
输水管网等组成。
2．2 I/O 分配及外部连接
【参考文献】 ［1］岳 庆 来．变 频 器 、可 编 程 序 控 制 器 及 触 摸 屏 综 合 应 用 技 术 [M]． 机 械 工 业 出 版 社 ，2009． ［2］三菱产品说明书．FX1s、FX1n、FX2n、FX2nc 编程手册[Z]．2001． ［3］三菱产品说明书．FX1n-60MR 用户指南[Z]． ［4］李 胜 多．基 于 组 态 技 术 和 PLC 的 节 水 灌 溉 控 制 技 术[J]．农 机 化 研 究 ，2010 ，10．
“无人值守”自动灌溉。
自动控制有两种功能：一是灌溉时间自动调节；二是设
置灌溉次数。
（1）灌 溉 时 间 自 动 调 节
不同的季节，光照度、温度、土壤湿度、水份的蒸发等情
况不尽相同，浇水量也不同，春季水份比较充足，灌溉时间设
定为 2 分钟； 夏秋两季水份蒸发比较快， 灌溉时间设定为 5
分钟；冬季日照时间较短，灌溉时间设定为 3 分钟。
【关 键 词 】PLC；节 水 ；灌 溉 ；控 制 系 统
0 引言
传统的灌溉方式主要靠小水泵或者人力挑水,浇水量、浇 水速度等都是人为控制,自动化程度低,直接影响了农作物的 生 长 和 效 益 。 本 文 介 绍 的 节 水 灌 溉 系 统 是 以 PLC 为 控 制 核 心，能实现各种灌溉功能，并给出软、硬件设计方法，系统操 作简单、自动化程度和稳定性高，节水降耗效果明显。
合理分配 PLC 的 I/O 对水泵、
电阀门等进行控制，输入信号由十
三个开关、十个按钮、一个水位开
关组成，输出负载中，由一个接触
器、十五个电磁阀、一个八段码组
成，KM1 和电 磁 阀 使 用 220V 交 流
电 ，八 段 码 由 电 源 模 块 变 为 5V 直
流串电阻提供电源。 I/O 分配及外
部接线图（见图 1）
同的灌溉次数。 一天三次时间分别为 6 时、12 时、18 时；一天
两 次 时 间 分 别 为 6 时 、18 时 ；一 天 一 次 时 间 为 18 时 ；两 天 一
次时间为隔一天 18 时。 如果种植几种不同的农作物，灌溉的
次数也不同，解决该问题，首先手动设置好不同行农作物的
灌溉的次数，当时间到即可自动进行灌溉，例如：1~12 行农作
1 系统要求
由 PLC、A/D 扩 展 模 块 和 土 壤 湿 度 传 感 器 构 成 的 灌 溉 系 统， 能根据农作物生长和天气情况 ， 实现以下控制功能 ：1） “无人值守 ”自动化喷灌 ；2）手动/自 动 控 制 功 能 ；3）手 动 可 选 择灌溉和施肥方式 ；4）手动/自动调 节 灌 溉 时 间 ；5）设 置 喷 灌 次 数 ；6）轮 灌 区 分 组 喷 灌 ；7）自 动 报 警 。
（X13）设定灌溉 时 间 ，手
动 时 ， 设 置 范 围 为 1~9
分钟。 当前的灌溉时间
用八段码显示出来。 （见
图 4-2）。
（2）设 置 灌 溉 次 数
合理灌溉是农作物
生长、高产的重要保证。
农作物是否需要灌溉，
以及灌溉量的多少，可
依据气候特点、 土壤墒
情、 农作物生长信息等 指标进行判断， 不同的
动停止按钮 SB3 停止进水。 手工稀解化肥或者农药后，按 下
手动灌溉按钮 SB1，阀十五（Y3）打开 ，水 排 出 ，当 水 池 的 水 达
到 低 水 位 时 ，SQ1（X4）触 头 复 位 开 始 延 时 5 秒 ，关 闭 阀 十 五 ，
施肥工作结束。
3．2 自动控制程序
利用 PLC 自带的功能指令及特殊寄存器，编写程序实现
图 4-2 调节灌溉时间
农作物和不同的生长期
对水分要求也不同。 因此，程序中的设定值可以根据农作物
对水分的需求进行调整，保证农作物的正常生长，实现合理
灌溉。
程序（见图 4-3）可以根据实际情况设定一天三次（X11）、
一天两次（X10）、一 天 一 次 （X7）或 者 两 天 一 次 （X6）等 四 种 不
【参考文献】 ［1］刘 友 金.企 业 可 持 续 多 元 化 经 营 战 略[M].北 京:中 国 经 济 出 版 社, 2008,1. ［2］裘 晓 东 ， 祁 俊 云 . 企 业 集 团 多 元 化 经 营 战 略 ： 基 于 核 心 竞 争 能 力 与 经 营 资 源 剩 余 的 模 式 [M]. 北 京 ：经 济 科 学 出 版 社 ，2012，3. ［3］段 从 清 ，张 凯.企 业 战 略 管 理 [M]. 武 汉 ：湖 北 人 民 出 版 社 ，2011，12.
十 三 （Y1）打 开 ，水 进 入 管 道，根据灌溉的需要，选择
图 4-1 手动控制程序
SA2~14 的 闭 合 状 态 ，进 一
步控制阀门的打开，停止按下手动停止按钮 SB3（X3）。
（2）手 动 施 肥
施 肥 或 者 喷 农 药 ，按 下 水 池 进 水 启 动 按 钮 SB2（X2），水
泵 （Y0）和 阀 十 四 （Y2）打 开 ，水 进 入 水 池 ，达 到 需 要 水 位 按 手
根据实际需要，灌溉 系统有水池的上、 下水 位， 水压超限和降雨量等 四项报警功能。
图 4-3 更改灌溉次数
4 结束语
本 系 统 通 过 PLC 的 程 序 设 计,确 定 水 量 供 给 、土 壤 墒 情 检测、农作物生长信息和天气资料的监测,能实现水和土环境 因素的模拟优化,实现适时适量自动喷灌，节水效果明显，提 高了产量。 S
［责任编辑：王迎迎］
（上接第 202 页）市场经济从来都是机遇和风险共存。 多 元化发展虽然能给企业带来生机和发展，但如果运用不当，同 样会弄巧成拙，甚至会让企业遭受灭顶之灾。 因此，企业要实 施多元化发展战略，决策者必须充分估计外部环境风险，并结 合自身优势，择机谨慎行事，决不能盲目向外寻求扩张。 当然， 在竞争日益激烈的公路建筑市场，多元化也并非唯一出路，企 业是否要走多元化发展之路， 一定程度上还要看领导们的信 心和决心。 S
时 ，PLC 控 制 阀 一 到 阀 六 导通进行灌。 3．3 轮灌区分组喷灌
轮灌区的程序设计， 考虑了多台水泵与多个 轮灌区的组合作业，其组 合方式、喷灌时间、喷灌 顺序、 启停控制均可设 置。 如果运行中水池低水 位时，供水泵启动，喷水 泵暂停，等待供水泵运行 一段时间，喷灌水泵重新 开启，原喷灌顺序不变。 3．4 自动报警
［责任编辑：周娜］
SCIENCE & TECHNOLOGY VISION 科技视界 91
2012 年 7 月第 21 期
Science & Technology Vision
科技视界
职校科技
PLC 在节水灌溉系统中的应用
张小珍 （湛江市技师学院 广东 湛江 524000）
【摘 要】本文介绍一种以 PLC 为主要控制设备的节水灌溉系统，应用 PLC 的特殊数据寄存器和 A/D 扩展模块实现自动喷 灌，实践证明,该系统具有操作简单、节水降耗、稳定可靠等优点,具有较高的推广价值。
图 1 I/O 连接图
3 软件设计
3．1 手 动 控 制 程 序 （见 图
4-1）
由 SA1 进 行 手 动 /自
动控制，闭合为手动，断开
为自动。 为防止手动/自动
互相干扰， 用主控指令将
手动/自动隔开。
手动有两种功能：一
是手动灌溉， 二是手动施
肥。
（1）手 动 灌 溉
按下手动灌溉按钮
SB1 （X1）， 水 泵 （Y0） 和 阀
90 科技视界 SCIENCE & TECHNOLOGY VISION
职校科技
Science & Technology Vision
科技视界
2012 年 7 月第 21 期
利用 PLC 的 特 殊 数
据寄存 器 D8017 值 判 断
当前季节， 不同季节传
送不同的定时值； 也可
以利用 手 动 增 （X12）、减