顾美PLC一体机在农业灌溉上的应用

前言

近年来，随着我国的设施农业和温室大棚的蓬勃发展，水的需求量日益增加，加之我国是一个水资源短缺的国家，尤其是西北干旱、半干旱地区，节水灌溉工程已成为国民经济可持续发展的一项重要战略任务。发展节水灌溉对于缓解水资源紧缺矛盾，扩大灌溉面积，提高农业综合生产能力具有十分重要的意义。于是，顾美PLC一体机应运而生。

我国国内制造的灌溉设备成本相对低廉，但是由于绝大多数采用的是普通的继电器控制系统，调试、维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时定量喷灌。而基于PLC的自动灌溉控制系统既能实现高效灌溉，提高作物产量，也能在一定程度上节约水资源。

方案概述

本方案采用顾美PLC一体机对灌溉系统进行自动化控制，其中，控制器型号为顾美CX3G-34MT-12AD8DA-A0-A0-485/485，在主要元件上需要电磁阀10个，变频器2个，电机2个，比例阀4个，压力传感器2个，液位传感器4个。

技术效果

一、电磁阀控制

本系统采用10个电磁阀，这些电磁阀既可以手动控制，也可以实现自动控制。

在自动控制模式下，一个自动流程包括10个步骤，用户可以指定使用多少个步骤，以及每个步骤的电磁阀和通电时间，按下自动启动后，系统将从流程的第一步执行到使用的最后一步。

手动控制模式则可以直接控制电磁阀的开关，也可以通过一体机上的HMI监控到电磁阀的开关状态。

二、水泵控制

需要手动和自动控制。自动控制开启后，一直保持在一个设定的压力值，如果有一个或多个阀门开启，管道压力降低，系统会自动增加变频器的运行频率，电机将加速运转，将管道压力维持在设定的压力值，这样就将压力保持在恒定的范围内，保持每个管道的出水口压力恒定。

关于水泵运行，当阀门关闭时，管道内压力升到设定值之后，就会停止，而低于管道压力时，系统会自动调节压力，将压力维持在设定值。当管道压力超过报警设定值后，系统会报警提示压力过高，低于时会报警提示压力过低，并停机保护电机。当电机长时间处于低频运行时，电机达到低频停机时间后，变频器将自动停止运行，以保护电机。

三、施肥控制

施肥控制部分由4个比例阀、一个水泵以及4个液位计组成。在施肥过程中，将肥料放在容器中进行溶解后，再将四根管道放入容器，并在HMI上设定四种肥料的比例，控制器将经过运算调节比例阀的开度，控制四种肥料按比例进行混合。在施肥控制过程中同样需要将管道的压力进行设定控制范围，开启后通过系统的设定和运算以及PID调节，将施肥压力维持在恒定的压力范围内，并且施肥管道的压力需要比水泵管道的压力高，这样才能确保肥料的正常输送。

施肥是通过手动开关开启关闭的。当压力超过设定的压力报警值后，系统开始报警，当肥料桶液位过低时，系统报警，提示工作人员进行加料，或者注意系统的运行，长时间处于液位过低并抽肥压力过低，系统自动停止抽肥电机的运作，并发出报警提示。

四、PID控制

恒压供水。当打开不同数量的电磁阀时，需要保持水压恒定，避免因为出水量变大水压变小，灌溉不到设定的灌溉范围，所以要通过PID的调节运算来改变变频器的运行频率，从而来改变水泵电机的运行速度，达到将供水压力维持在恒定的范围内。

恒压供肥。在输送肥料的时候，输肥管道的压力必须大于供水管道的压力，通过PID的参数设置调节，将输肥管道的压力控制在恒定的设定值范围里，保持施肥正常工作运行。

方案优势

1、构建一个完善的智能灌溉系统，实现定量灌溉、定时灌溉、按需灌溉；

2、建立智能管理化监控平台，控制系统可帮助用户自动连续地检测各灌溉区的实际工作情况，并将相关数据显示在一体机中的触摸屏上；

3、操作方便、性能稳定、维护成本低。

方案总结

顾美PLC一体机应用在节水灌溉控制工程设计中，能够简化硬件结构、提高可靠性、增加灵活性，并适用于各种环境条件，可帮助农田水利系统实现无人值守或半值守，提高农作物的产量，是农业灌溉系统实现自动化的优良方案，具有广阔的应用前景和使用价值。