基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)

基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)摘要：本文主要介紹了基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用PLC主控制技術(shù)，利用壓力傳感器、水流計、液位傳感器等多種傳感器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過控制電磁閥的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對微噴灌管道的控制。該系統(tǒng)具有自動化控制、精確計量、操作簡便、實(shí)時監(jiān)測等特點(diǎn)，提高了茶苗苗圃的水分利用效率，減少了人工操作成本，對推動茶葉產(chǎn)業(yè)自動化、智能化具有積極的促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞：PLC；微噴灌；自動化控制；茶苗苗圃；傳感器Abstract:ThispapermainlyintroducesthedesignandimplementationoftheautomatedcontrolsystemforteaseedlingnurseriesbasedonPLCmicro-sprayirrigation.ThesystemadoptsPLCmaincontroltechnology,usesmultiplesensorssuchaspressuresensors,flowmeters,andliquidlevelsensorsforreal-timemonitoring,andusestheon-offcontrolofelectromagneticvalvestocontrolthemicro-irrigationpipeline.Thesystemhasthecharacteristicsofautomatedcontrol,precisemeasurement,easyoperation,andreal-timemonitoring,whichimprovesthewaterutilizationefficiencyofteaseedlingnurseriesandreducesmanualoperationcosts,andhasapositivepromotingeffectonpromotingtheautomationandintelligenceoftheteaindustry.Keywords:PLC;Micro-sprayirrigation;Automatedcontrol;Teaseedlingnursery;Sensors一、緒論茶葉作為中國的傳統(tǒng)飲品，具有優(yōu)良的口感和保健功效，被廣泛地喜愛。而茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也成為了近年來中國農(nóng)業(yè)的一個重要方向。茶葉的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)離不開一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)支撐，其中微噴灌技術(shù)作為一種較為先進(jìn)的灌溉方式，以其節(jié)水、節(jié)能、提高地塊產(chǎn)量和水分利用效率等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，以茶苗苗圃為例設(shè)計了基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過自動化手段提高了灌溉質(zhì)量，減少了人工操作成本，對于茶葉產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。二、控制系統(tǒng)設(shè)計A.設(shè)計目標(biāo)1.實(shí)現(xiàn)對微噴灌水管路的自動化控制。2.精確計算和控制供水流量和水壓力。3.自動化控制水位的高低。4.實(shí)現(xiàn)液位、壓力、流量等多參數(shù)監(jiān)測，及時預(yù)警并進(jìn)行處理。B.控制策略控制策略采用PLC控制器和模擬量輸入輸出模塊，通過多個傳感器實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的各項參數(shù)，通過開關(guān)控制電磁閥實(shí)現(xiàn)對管道的控制。一個典型的控制模塊包括PLC控制器、輸入模塊、輸出模塊和電磁閥驅(qū)動模塊四個部分，其中PLC控制器作為主控制部分對系統(tǒng)進(jìn)行指令控制，相應(yīng)的輸入模塊和輸出模塊則負(fù)責(zé)與不同的傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信，對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。通過語言塊程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)和各項參數(shù)的控制，包括水壓力、水位、水流計數(shù)和電磁閥的開關(guān)等。C.系統(tǒng)組成圖1基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，本文設(shè)計的基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)主要由液位傳感器、壓力傳感器、流量計、PLC控制器、電磁閥以及液晶顯示器六大模塊組成。系統(tǒng)的核心部分PLC控制器采用具有高性能、可擴(kuò)展性的PLC型號，保證系統(tǒng)的快速、準(zhǔn)確運(yùn)行，同時充分考慮耐用性和抗干擾性等方面因素，在滿足茶園行業(yè)自動化控制需求的基礎(chǔ)上，確保了系統(tǒng)的可靠性和安全性。三、實(shí)驗流程1.系統(tǒng)硬件搭建本文采用的系統(tǒng)中，PLC主板和擴(kuò)展板采用PCI總線或ISA總線接口，給車間中的各種設(shè)備傳送控制信號。傳感器部分采用多樣的壓力傳感器、液位傳感器、水流計等，開始工作前應(yīng)注意檢查傳感器的固定是否牢固、配線是否正確等。電磁閥使用滴漏、時序控制技術(shù)調(diào)動，采用接觸器開關(guān)控制，與PLC主控制器相連。2.軟件開發(fā)PLC控制器的軟件是一個主要模塊，也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本文以CX-Programmer為軟件開發(fā)平臺，根據(jù)實(shí)際需求，依次進(jìn)行了如下步驟：先進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，并定義輸入輸出口，接著編寫外圍器件的驅(qū)動程序，最后編寫控制邏輯程序和通信程序。該軟件開發(fā)集成化程度高，可易掌握和使用，方便進(jìn)行模塊之間的調(diào)度、修改和優(yōu)化。3.系統(tǒng)實(shí)驗在實(shí)驗中，先將系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境準(zhǔn)備完畢，并仔細(xì)校準(zhǔn)各傳感器。接著將PLC主板、擴(kuò)展板、電源等硬件設(shè)備正確接好并通電運(yùn)行。使用LCD顯示屏對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行觀察，然后開始灌溉試驗。通過手動設(shè)備的控制，確定不同工作參數(shù)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)；同時，在多個功率下，確定出穩(wěn)定的水壓、流量和液位情況，保證了系統(tǒng)每一次正式運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性及精度。四、結(jié)論本文基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)，使茶園的水穩(wěn)定性更強(qiáng)，水文變化情況更