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。

2.4 恒压变频供水控制功能

采用交流电动机变频调速技术，由PID闭环控制，能自动按照系统用水量和设定的压力调节其供水量，不仅使系统供水压力恒定，还达到最理想的节能效果。同时不同的设定压力可以满足不同的灌溉方式的需要。

2.5 自动除沙和过滤功能

在灌溉工程自动控制系统中，我们设计了新型的自动除沙器和自动过滤器。通过检测系统中灌溉水的压力，自动开启除沙器和过滤器除去系统管道水中的沙粒和悬浮物，使灌溉系统能顺畅运行，延长喷头的使用寿命。

三．系统结构

3.1 灌溉工程自动控制系统原理示意图

3.2 灌溉工程自动控制系统结构说明

3.2.1 上位管理层

使用基于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。也能够通过拨号上网，浏览现场的设备工作状态。

3.2.2调度监控层

由工业控制计算机和现场工业总线控制卡构成；两套工业控制计算机构成双机热备份系统，使整个系统的可维护性、可扩充性和可管理性得到大幅度提高，使系统的第三层--上位企业管理层能够快速方便地实现。

3.2.3现场采集层

完成对安装在泵房里现场设备的运行状态和检测数据的实时采集和控制。

四．上位管理系统

4.1 管理系统功能

网上浏览：上位企业管理层使用基于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。还能够通过拨号上网，浏览现场的设备工作状态；

网上发布：能够将灌溉系统的数据和图像在将来建成的企业内部网上发布，基地的各级管理部门可以根据不同的权限，通过局域网浏览和下载自己所需要的信息。

4.2 管理系统硬件组成

WWW网络版组态软件

服务器

HUB集线器

网卡

五．自动化监控系统

5.1自动监控系统概况

随着社会的发展和进步，人们对生产的要求也越来越高，要求生产能实时，连续地监控。正是基于这种需求，我们开发了全自动化灌溉监控系统。

全自动化灌溉监控系统采用了当今社会最流行的组态软件技术，利用组态软件为用户开发提供了良好的人机界面，直观易懂。能够实时，连续地将整个灌溉系统的生产，运行情况在集中监控室中显示，并进行记录，分析，以及实现故障排查等实际有效的功能。

出于设备和人员的安全考虑，自动监控系统系统能够根据所收集的信息确定泵房内的灌溉设备的运行状况良好与否。对于超出安全标准或工艺要求的数据要设置报警功能，并且要按照即定的操作规程尽可能快速的采取措施，排除故障或危险，或恢复系统正常运行。

5.2自动监控系统功能

采集现场环境的状况如温度、湿度、照度、大气压等等；

接收各泵站内的电磁流量计所产生的流量信号，进行计算累加和统计打印；

接收各泵站内的差压传感器所产生的压差信号，并在压差达到设定值时，自动启动除沙器和过滤器的电磁阀进行排污冲洗；

可在中控室对泵房的水泵及电磁阀进行自动启停和频率设定。并对水泵及电磁阀的工作状态自动监控并动态模拟显示各泵站的水泵、电磁阀、电磁流量计、除沙器、过滤器的工作状态

在中控室可用监控画面与大屏幕投影仪同时模拟显示灌溉系统泵房位置，与各泵站水泵工作状态，显示各级输配水管路布置系统及灌溉田间苗木种植结构平面图；

各泵房的水泵及电磁阀、除沙器、变频系统均设置报警装置，若在运行中有一处控制设备出现故障，则警灯闪亮、发出报警声并在瞬间自动切断电源，停止水泵运行并显示、记录、打印故障；并能通过手机短信的方式通知维护人员处理。

监控系统采用人机对话操作，根据画面提示，按步骤操作就可实现各项控制功能，操作简单、容易掌握。

5.3自动监控系统组成

自动监控系统主要由三部分组成：监控计算机和大屏幕显示系统及Profibus总线控制卡。

5.3.1 监控计算机