基于PLC的自动灌溉系统简要方案

大田自动灌溉系统方案一、系统概述本系统可适用于大田灌溉控制，具有手动和自动两种灌溉模式。手动模式下，用户可根据要求设定轮灌溉区进行手动轮灌溉；自动灌溉模式下，通过系统内置程序把土壤湿度传感器测得的土湿数值与土壤最佳含水量对比，从而实现水泵和田间电磁阀的启闭，达到自动灌溉的目的。二、功能要求根据规划，选取100亩地大田为典型地块，水源首部水泵功率为25kw，出水量50方/小时，具体功能要求如下：为避免水锤冲击及实现恒压供水，水源首部配备30kw变频器1台；田间首部均安装电磁阀和阀门控制器；要求对水泵的开停状态、电压、电流、用电量及用水量进行监测；对田间所有电磁阀的开闭状态进行监测；要求系统可以控制水泵启停，控制田间电磁阀的开关；要求水源首部控制系统配备人机界面系统或上位机，以方便用户进行参数设置和总体监控。三、系统方案3.1整体思路本系统采用的是一种基于PLC的一套自动灌溉控制系统，通过手动编制轮灌溉组并进行手动轮灌，也可以通过土壤湿度传感器与控制系统形成一种闭环控制模式。控制系统由田间控制系统和水源首部控制系统两部分组成，通过近距离无线模块进行数据交互。田间控制系统主要由电磁阀、无线阀门控制器及太阳能供电系统组成。主要负责接收来自首部系统的控制指令驱动阀门进行启闭。水源首部控制系统主要由PLC系统、传感器系统、人机交互系统、无线收发模块等设备组成。水源首部控制系统是整个控制系统的核心，主要负责对水泵的监控、传感器数据的采集以及对田间电磁阀的无线遥控。3.2系统架构图电磁阀田间首部2供电系统电磁阀阀控器数传模块田间首部1供电系统阀控器数传模块田间首部N供电系统电磁阀阀控器数传模块……土湿电压电流电量降雨水源首部控制系统数传模块触摸屏变频器PLC主控器Internet网络GPRS模块GPRS/Internet可扩展远程监控中心远程用户远程用户3.3设备选型3.2.1首部控制系统根据本系统的功能要求，本方案采用西门子S7200可编程控制器，该控制器具有16输入口和10个输出口，具备8路A/D，自带两个RS485通讯口，可扩展触摸屏通讯口1路，220V交流供电，配备相应的传感设备以及人机界面（工业触摸屏），完全可以满足系统的控制要求，并留有GPRS远程监控扩展接口，以便于以后实现远程监控功能。首部控制系统设备列表序号设备名称单位数量1PLC控制器台12模拟量采集模块台23通讯扩展模块套14人机界面（触摸屏）套15专用通讯线缆条16变压器（AC380/AC220/500W）台17开关电源(24V/6A)块18电量变送器套19设备箱（550mm*700mm*250mm）台110变频柜（30KW）台111远传压力表（0-1.0MPa）块112电磁流量计（DN100）台113断路器台214土壤湿度传感器套215降雨传感器套116无线数传模块套117GPRS远程传输模块（暂无）块118SIM数据卡（暂无）年119控制线及信号线批120辅料配件批13.2.2田间控制系统根据系统功能要求，田间控制系统拟配备电磁阀和阀门控制器，电磁阀和阀控制器之间采用有线方式连接，以实现对田间支管取用水进行控制。根据要求，田间与水源首部要实现联动控制。考虑到田间布线不方便的因素，供电系统拟采用太阳能供电系统，控制器采用具备无线收发功能的阀门控制器与水源首部进行通讯。定制不小于2.5米高的支架，安装太阳能供电系统和无线阀门控制器。本地无线通讯距离为1公里。田间首部系统设备列表序号设备名称单位数量1电磁阀套422无线阀门控制器套423太阳能供电系统套424设备箱套425太阳能支架（定制）套426配件及信号线批423.2.3功能概述本系统实施后，通过水源首部集中控制系统可对整个系统进行整体监控可设定水泵及田间阀门的开闭条件；可编制轮灌组并设定每个轮灌组的灌溉时长并存储。工作模式分手动和自动两种模式，可实现如下功能：工作模式：手动实时监测田间42路支管的供水状态（电磁阀开关状态）；实时手动控制田间任意电磁阀的启闭；实时监测水泵的工作参数，实时控制控制水泵的开启可实现水源首部恒压向田间输水，避免水锤冲击水泵。同时若遇到手动误操作田间阀门全关的情况下，避免对输水管线和水泵造成损伤；可实时监测田间土壤湿度，实时监测有无降雨；手动开启灌溉时，系统根据轮灌溉组顺序及设定的轮灌组工作时长进行轮灌，直到完成轮灌；工作模式：自动土壤湿度传感器安装在第1轮灌组和最后一个轮灌组灌溉区域内，系统每隔2小时自动检测当前土壤湿度，根据第1轮灌组土湿传感器所测土壤湿度与标准值对比，自动开始灌溉。若第1轮灌组内土湿值低于标准值时，触摸屏警灯闪烁并触发灌溉。系统首先开启第1轮灌组相应的电磁阀（根据轮灌组自动确定要开启的阀门），随即开启水泵进行灌溉。水泵开启后系统开始计时，当该轮组土湿值达到标准值上限时，自动切换至第2轮灌组并存储第1轮灌组的轮灌时长。之后的轮灌组均按所存储的第1轮灌组的灌溉时长进行灌溉，直到最后一个轮灌组完成灌溉。轮灌完成后，系统首先关闭水泵和最后一个轮灌组的电磁阀门；灌溉过程中，系统若检测到有降雨，则关闭水泵和当前轮灌组的电磁阀；系统每隔2小时检测一次是否有降雨并检测最后一个轮灌溉组的土湿值，若最后一个轮灌组的土湿值仍低于标准值，系统自动开启最后一个轮灌组的电磁阀并开开始计时。当最后一个轮灌区域土湿值达到标准值高限时，自动记录此时的灌溉时长，并以此时长完成其它未完成的轮灌溉组。四、系统造价本系统涉及100亩大田的自动灌溉，田间共42条用水管线。因此，涉及到1处水源首部控制系统和42处田间控制系统。系统总造价为万元，总概算表和概算明细表见附表1、附表2：附表1：大田灌溉控制系统总概算表编号项目名称安装费(元)设备购置费(元)合计(元)占总投资部分（%）一第一部分水源首部控制系统二第二部分田间控制系统三工程总投资四亩均投资（100亩）附表2：大田自动灌溉系统概算明细表编号工程或费用名称单位数量单价(元)合计(元)设备费安装调试费设备费安装调试费第一部分水源首部控制系统1.1PLC控制器台11.2模拟量采集模块台21.3通讯扩展模块套11.4人机界面（触摸屏）套11.5专用通讯线缆条11.6变压器（AC380/AC220/500W）台11.7开关电源(24V/6A)块11.8电量变送器套11.9设备箱（550mm*700mm*250mm）台11.10变频柜（30KW）台11.11远传压力表（0-1.0MPa）块11.12电磁流量计（DN100）台11.13断路器台21.14土壤湿度传感器套21.15降雨传感器套11.16无线数传模块套11.17GPRS远程传输模块（暂无）块11.18SIM数据卡（暂无）年11.19控制线及信号线批11.20辅料配件批1第二部分田间控制系统2.1电磁阀套2.2无线阀门控制器套2.3太阳能供电系统套2.4设备箱套2.5太阳能支架（定制）套2.6配件及信号线批反转时钟于2015年1月QQ：17665466