首页 > 论文范文 > 农业科技论文 > 农业工程论文 > 农村能源论文 > 探析新能源和PLC下的农田灌溉系统设计

探析新能源和PLC下的农田灌溉系统设计

2020-03-15 301 上传者：管理员

摘要：作为农业大国，我国还是一个干旱缺水严重的国家，但农业的发展少不了淡水，在这基础上，作者将设计农田灌溉系统，希望可以解决干旱地区的农田灌溉问题。此系统能源由蓄电池提供，光伏发电为蓄电池补充能源来驱动整个装置；作为控制部件的是西门子S7-200，为农田灌溉修建了所需容量的水塔蓄水。

关键词：
PLC
太阳能
水塔
灌溉系统
加入收藏

在干旱地区农作物生长一个周期需要为其多次浇水，如果这些工作都由农民实地操作，不仅工作强度大，最终的效果也会不尽如人意，也会造成劳动力和资源的浪费。随着科学技术的发展，农业生产技术逐渐趋于自动化，人力和资源的消耗得到了有效控制[2]。本文主要根据农田灌溉的一般方法，设计出一种对于土壤湿度进行自动检测的农田灌溉系统。

1、农田灌溉系统的硬件设计

1.1 硬件系统组成

本文所设计的农田灌溉系统是由能源供给装置，水塔灌溉系统，PLC控制系统三个大系统组成，具体组成部分包括：太阳能电池板、蓄电池、可编程控制器、传感器、水塔、蓄水池、电磁阀、报警灯等。水塔灌溉系统的结构。

1.2 系统控制任务

本系统的控制任务主要分为三部分：电池电量控制、水塔液位控制和土壤湿度控制。电池电量控制：当电池电压小于设定值时，报警器1开始工作，并且关闭Y1、Y2。水水塔液位控制：保证水塔的液位维持在S1和S3之间，当水塔液位低于S2时，打开Y1，电磁阀打开，向水塔给水。当Y1关闭后，表明水塔液位高于S1。当水塔液位低于S3时，报警器2工作。土壤湿度控制：当土壤湿度小于设定值时，打开Y2，向农田浇水。

1.3 系统硬件选择

系统的硬件选型主要包括PLC的选型、太阳能电池板的选型、蓄电池的选型、太阳能电池板控制器的选型、电磁阀选型、指示灯的选择。根据设计需求，PLC选择S7-200的CPU226，该型号的CPU可由24VD电源供电，可由蓄电池为其供电[3]；太阳能电池板选择两块12V100W多晶硅太阳能板串联给蓄电池充电；蓄电池选择两个12V80AH铅酸免维护UPS太阳能蓄电池串联，以达到工作电压；太阳能电池板控制器选择10a12V/24V自适应太阳能控制器，稳定太阳能电池板发出的不稳定的电流，确保电池和负载的运行安全和使用寿命。水位开关选择不锈钢侧装鸭嘴式浮球开关，水塔共需要3个这样的水位开关；指示灯我们选择了两种颜色的的，分别是红色绿色，可以用来显示系统的正常和异常状态。

2、农田灌溉系统的软件设计

2.1 农田灌溉系统流程图（图2）

2.2 农田灌溉系统的I/O设备（图3）

2.3 农田灌溉系统自动控制的I/O分配表（表1）

3、系统软件的仿真运行

I0.4（电压表）检测蓄电池电压是否达到预设定的值，如果没有达到则关闭Q0.0(电磁阀1)、Q0.1(电磁阀2),并且Q0.2（报警器1）接通。如果达到则进行以下程序，当I0.2没有接通（水塔液位低于S2时），Q0.0（电磁阀1）接通，向水塔给水。若I0.3（水塔低水位传感器）未接通，则Q0.3(报警器2)开始工作，若I0.3（水塔低水位传感器）接通，Q0.0继续工作直至I0.1（水塔高位传感器）接通[4]。判断I0.5(土壤湿度传感器)否达到预设定的值,如果没有达到则Q0.1(电磁阀1)开始工作，直至I0.5达到预设的的值。结束语本文基于PLC控制技术和光伏发电技术设计了一套较为简单的农田灌溉系统。该农田灌溉系统，以土壤湿度为条件，通过PLC处理信息，控制电磁阀的开闭进而控制水分的流入，以保证农田内农作物的生长。由蓄电池为整个装置供电，再有太阳能电池板为蓄电池补充能量比较适合户外农田！

参考文献:

[1]中国水资源[DB/OL].2018.3

[2]季建珍.基于PLC控制系统的温室灌溉系统设计研究[J].乡村科技,2018(12):123-124.

[3]西门子PLCS7-200系列CPU的电源[DB/OL].

[4]董燕丽,成慧翔.基于PLC的水塔供水系统的设计[J].中国新通信,2018(2):127-128.

王乐,康勇,常帅帅, 等.基于新能源与PLC的农田灌溉系统设计[J].科学技术创新,2019,(16):167-168.

基金项目:西安交通工程学院大学生创新创业训练计划项目“新型定时排水阀”(项目编号:2017DC05)成果.