一.什么是PLC自動(dòng)澆灌系統(tǒng)？

就是系統(tǒng)采用自行研制的濕度傳感器監(jiān)測(cè)土壤的濕度情況，當(dāng)土壤濕度低于所要求的值后，自動(dòng)開啟水泵電機(jī)和電磁閥，對(duì)該土壤澆水，當(dāng)濕度達(dá)到所要求的值后，停止?jié)菜?/span>

為滿足不同作物或同種作物在不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤濕度要求的不同，本系統(tǒng)采用PLC多路控制，在PLC的程序中設(shè)定相應(yīng)的比較值（上下限），以便每一路均可設(shè)定不同的濕度控制范圍。工作中把傳感器的當(dāng)前信號(hào)與程序的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果決定土壤是否需要澆水，若當(dāng)前信號(hào)達(dá)到設(shè)定的下限值，則開啟澆灌系統(tǒng)對(duì)作物進(jìn)行灌溉;當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定的上限，則關(guān)閉澆灌系統(tǒng)。

二.電氣原理

上圖 中輸入電壓是AC220V。空氣開關(guān)選用DC47-60 C5。 是一種即有手動(dòng)開關(guān)作用又能自動(dòng)進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和短路保護(hù)的開關(guān)。KHDY1開關(guān)電源具有兩路輸出，一路是DC24V，為PLC供電；另一路是DC5V ， 為濕度傳感器電路和水位自動(dòng)控制電路提供電源。KHDY2開關(guān)電源輸出DC24V,  為電磁閥和繼電器提供電源。兩個(gè)開關(guān)電源均為50W。

PLC控制接線圖

上圖中 PLC（可編程邏輯控制器）[1]采用的是TAIAN GENIE，型號(hào)為10HR-D。電源電壓為直流24V，本身帶有LCD顯示屏及按鍵操作盤，可方便地編輯程序及修改程序。具有6個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn)，2個(gè)類比輸入點(diǎn)，4個(gè)RELAY繼電器輸出點(diǎn)。當(dāng)主令開關(guān)SA1打到自動(dòng)工作方式,然后再按下SB3按鈕，此裝置進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。當(dāng)主令開關(guān)SA1置于手動(dòng)工作方式下,然后再按下SB1按鈕，此裝置1路工作。按下SB2按鈕，此裝置2路工作。

當(dāng)水箱的水位下降到下限時(shí)，水位控制器控制繼電器J3閉合，通過PLC的邏輯控制控制水泵電機(jī)停止工作，保護(hù)了水泵電機(jī)，同時(shí)控制面板上蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲、報(bào)警指示燈閃亮，提示為水箱加水。SB4是緊急停止按鈕，當(dāng)它按下時(shí)PLC停止工作，并且報(bào)警指示燈亮。  

在輸入電路中串入FU1保險(xiǎn)進(jìn)行保護(hù)，在輸出電路中串入FU2保險(xiǎn)進(jìn)行保護(hù)。  濕度檢測(cè)裝置是我們自行研制的[2] 。此電路用了比較器電路、R-S觸發(fā)器電路、門電路、輸出電路等。把濕度信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)送入到PLC的類比輸入端A1、A2，與PLC的上下限比較，以確定是否需要澆灌。  水泵電機(jī)采用直流電機(jī)，控制直流電機(jī)的電樞電壓，就能控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速就能控制水泵的出水量，再結(jié)合軟件控制，使電機(jī)間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，正好達(dá)到滴灌。  

三.PLC原理

當(dāng)主令開關(guān)打到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，輸入點(diǎn)I1閉合，按下自動(dòng)按鈕SB3，輸入點(diǎn)I4閉合，中間繼電器M9輸出為1并自鎖，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)。第一路濕度傳感器的輸出信號(hào)已接入PLC的模擬輸入端A1，作為當(dāng)前值，G1為上限類比比較器，其參考值可以根據(jù)要求隨意定；G2為下限類比比較器，其參考值可以根據(jù)要求隨意定。當(dāng)A1>=G1時(shí)，繼電器M2輸出為0，繼電器M4輸出為0，輸出繼電器Q1為0，1號(hào)水閥YV1關(guān)閉。時(shí)間繼電器T1、T2輸出為0，繼電器M3輸出為0，輸出繼電器Q3為0，水泵關(guān)閉。當(dāng)A1<=G2時(shí)，繼電器M2輸出為1，繼電器M4輸出為1，輸出繼電器Q1為1，1號(hào)水閥YV1打開。時(shí)間繼電器T1為1并延時(shí)5秒后斷開M3,水泵打水5秒鐘；T2延時(shí)15秒后斷開T1,T2也輸出為0，T1又為1并延時(shí)5秒后斷開M3,水泵打水5秒鐘；T2延時(shí)15秒后斷開T1,T2也輸出為0，T1又為1，就這樣周而復(fù)始，使水泵打水5秒、停15秒。（時(shí)間繼電器所控時(shí)間可按要求隨意定）。

第二路濕度傳感器的輸出信號(hào)已接入PLC的模擬輸入端A2，作為當(dāng)前值，G3為上限類比比較器，其參考值可以根據(jù)要求隨意定；G4為下限類比比較器，其參考值可以根據(jù)要求隨意定。工作原理與第一路相同。當(dāng)水位下降到下限時(shí)，輸入點(diǎn)I6為1，中間繼電器MA為1，斷開輸出繼電器Q3，水泵停止工作，并接通輸出繼電器Q4，使蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，達(dá)到保護(hù)的目的。

四.發(fā)展前景

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的澆灌系統(tǒng)多采用時(shí)間控制，澆水量完全由時(shí)間決定，不能精確控制土壤的濕度。有些澆灌系統(tǒng)雖然也采用濕度控制，但沒有根據(jù)土壤不同的濕度要求實(shí)現(xiàn)多路控制和每一路的自由調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)采用PLC控制多路不同土壤，澆灌的開啟和停止完全由土壤的濕度信號(hào)控制，能使土壤的濕度值保持在作物生長(zhǎng)所需要的最佳范圍之內(nèi)。這樣既有利于作物的生長(zhǎng)，又能節(jié)約寶貴的水資源。

本系統(tǒng)可用于農(nóng)場(chǎng)大片田地的澆灌管理，也可用于家庭名貴花草的養(yǎng)護(hù)，只需選擇合適的傳感器和調(diào)整PLC程序中濕度的設(shè)定值即可。本系統(tǒng)由于成本低，適用的范圍寬，其推廣應(yīng)用的前景是比較樂觀的。