基于PLC和计算机辅助技术的农业智能化灌溉系统开发.docx
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1、基于PLC和计算机辅助技术的农业智能化灌溉系统开发关键词:计算机辅助控制; PLC技术; 农业; 智能灌溉;作者简介: 刘铸德(1980-),男,广西凭祥人,本科,工程师,研究方向为计算机辅助控制技术、PLC技术。E-mail:.;随着农业生产技术的不断深入发展和农业结构的不断调整,农业智能化灌溉技术在农业灌溉中的应用也进一步普及,对技术的要求也越来越高。利用计算机辅助控制技术与PLC技术结合建立起的农业智能化灌溉系统,解决了传统灌溉技术中效率偏低、管理偏难等问题,进一步提升了农业智能化灌溉系统的应用效率。1、系统总体设计农业智能灌溉系统主要由计算机辅助控制系统(上位机)、PLC(下位机)、A
2、/D转换器(模数转换器)、土壤湿度感应器、执行控制模块、灌溉设备和报警设备构成。工作原理框图如图1所示。该系统工作时,先由土壤湿度传感器取值,将土壤湿度值通过A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号后传输给PLC,之后PLC将信号传给计算机辅助控制设备,计算机辅助控制设备经过自动调节或者人工手动控制后,将调整后的参数传回给PLC,由PLC通过PID计算程序发出命令控制对应的执行控制模块启停灌溉设备,实现对灌溉的智能运作1,2,3.本系统的核心设备为由上位机和下位机两个部分组成。上位机主要采用计算机辅助控制系统,设置对应的操作控制界面,可对控制参数进行设置,可实时监控下位机,可对相关数据进行查询等
3、;下位机主要采用PLC控制器,主要功能用于接收上位机的控制操作指令、接收土壤湿度传感器模拟量输入信号等,并根据系统的要求,计算、处理和输出对应的命令,驱动外部相关控制设备。2、系统硬件设计系统硬件主要由计算机辅助控制系统、PLC控制器、A/D转换器、土壤湿度传感器、执行控制模块、灌溉设备和报警设备构成。2.1 计算机辅助控制系统(上位机)作为系统核心的控制组件,计算机辅助控制系统在硬件上须具备稳定的硬件工作环境,在控制软件上能对灌溉系统各项指标进行调节和设定,需支持主流的连接协议,实现对设备的调控、监视、数据采集、报表汇总等功能。2.2 PLC控制器(下位机)作为系统的核心执行组件,PLC必须
4、具备稳定的工作状态,多节点、多级数采集传输模式,支持主流的连接协议,配备足够的输入端子和输出端子,同时可外接相应扩展模块,尽可能多收集设备的输入信号传输给上位机,满足系统的调整和控制要求。图1 智能灌溉控制系统工作原理框图2.3 土壤湿度传感器新型的土壤湿度传感器可利用电磁脉冲原理,根据电磁波在介质中的传播频率来测量土壤的表观介电常数,得到土壤容积含水量,具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程和少标定等特点。2.4 A/D转换器(模数转换器)根据本系统对系统输入/输出信号的要求,需将现场由土壤湿度传感器检测产生的连续模拟量信号转换成PLC识别的可以接收的数字量信号。为确保转换的准确率
5、,应选取数字量位数多、分辨率高、功耗低的设备型号。2.5 执行控制模块执行控制模块,主要用于控制灌溉设备的启停。目前常见的执行控制设备一般为电磁阀,其所具备的高安全性、适用性和可靠性是控制模块必备的工作特性。2.6 灌溉设备用于农业的灌溉设备有很多类型,如水泵、滴灌管、微喷头、微喷带等,根据不同的应用场景,应按实际选择不同的灌溉设备,以利于农作物的灌溉作业。在选择灌溉设备时,要与执行控制模块所选择的设备配合使用。2.7 报警设备报警设备接收上位机发出报警信号,例如湿度过低、灌溉时间过长等,可以声、光等形式发出报警信息,提醒管理人员及时处理。3、系统软件设计软件设计方面,由上位机计算机辅助控制软
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