基于PLC和組態(tài)軟件的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[14]。4.2組態(tài)MCGS的組成組態(tài)MCGS的軟件結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、運(yùn)行策略和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫五個(gè)窗口組成。組態(tài)軟件界面如圖14所示。圖14組態(tài)MCGS的主窗口組態(tài)MCGS組成的各結(jié)構(gòu)作用：（1）主控窗口灌溉界面構(gòu)造了組態(tài)工程的主框架；（2）用戶窗口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的“可視化”；（3）設(shè)備窗口是連接MCGS組態(tài)系統(tǒng)與外接器件的介質(zhì)；（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS組態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。（5）運(yùn)行策略是可以通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控和控制。4.3人機(jī)界面與設(shè)備窗口設(shè)計(jì)如圖15所示，雙擊組態(tài)MCGS軟件，打開組態(tài)MCGS軟件，點(diǎn)擊新建工程，就會(huì)彈出一個(gè)窗口，選擇型號為TPC7072Ti，將其保存并命名為“自動(dòng)灌溉系統(tǒng)”，點(diǎn)擊確定按扭，工程的創(chuàng)建完成。圖15建立工程圖16設(shè)備窗口連接PLC圖16中設(shè)備窗口是通過進(jìn)行組態(tài)MCGS與PLC控制器兩者之間的傳輸數(shù)據(jù)上傳輸。昆侖通態(tài)MCGS與PLC通訊連接是采用了串口通訊的方式來傳輸數(shù)據(jù),由組態(tài)MCGS的設(shè)備窗口中選擇父設(shè)備，再從中選擇三菱PLC系列的類型，選擇CPU的類型以及添加通道，這樣也就完成了PLC與組態(tài)MCGS的連接。4.4MCGS的控制要求組態(tài)MCGS進(jìn)行監(jiān)控之前，首先，要對它的操控體系進(jìn)行剖析，系統(tǒng)在點(diǎn)擊啟動(dòng)后開始激活，展現(xiàn)當(dāng)前的土壤濕度狀況，在灌溉管理界面上，可以設(shè)定灌溉的最高水限位和最低水限位，預(yù)警水位設(shè)定與灌溉水位浮動(dòng)區(qū)間相互關(guān)聯(lián)；系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則展示畫面模擬灌溉農(nóng)田的流程；當(dāng)土壤的濕度超過預(yù)設(shè)下限時(shí)，灌溉系統(tǒng)將暫停運(yùn)行；當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)操控狀態(tài)，松掉自動(dòng)啟動(dòng)按鈕即啟動(dòng)，當(dāng)手動(dòng)未操作且灌溉達(dá)到預(yù)設(shè)上限時(shí)，灌溉過程將被中止。警報(bào)鍵亮起，便會(huì)展現(xiàn)警報(bào)提示，可在界面觀察到灌溉行為發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)。如圖17所示，啟動(dòng)按鈕為自動(dòng)模式，同時(shí)會(huì)讀取出PLC傳輸?shù)組CGS的溫度以及土壤濕度，都會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)值，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，指示燈的灌溉信號會(huì)亮起綠燈，當(dāng)溫度上下限值報(bào)警值于濕度上下限值報(bào)警達(dá)到時(shí)會(huì)亮起紅燈，否則不會(huì)亮起，點(diǎn)擊停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)停止。點(diǎn)擊手動(dòng)模式，手動(dòng)模式亮起。圖17灌溉界面5自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的調(diào)試5.1自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的組裝對于硬件的組裝和連接，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的連接主要為：土壤濕度傳感器YL-69與FX2N-2AD的連接；PT100溫度變送器與FX2N-2AD的連接；FX2N-2AD與PLC的連接與通信；組態(tài)MCGS與PLC的連接和通信。本系統(tǒng)的連接如圖16所示，圖18YL-69實(shí)物連接5.2灌溉系統(tǒng)的調(diào)試通過對自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的仿真測試，PLC以能夠讀取到相應(yīng)的數(shù)值，如圖19所示，系統(tǒng)的核心邏輯在于實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤中的濕度，在濕度低于預(yù)設(shè)閾值的情況下，PLC會(huì)自動(dòng)觸發(fā)灌溉程序，保證水資源的精確分配，是系統(tǒng)的核心邏輯。這種自動(dòng)化管理不僅減少了過度灌溉導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)，而且優(yōu)化了植物生長環(huán)境。通過對比傳統(tǒng)的人工灌溉方式，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)在灌溉時(shí)長的精確控制上表現(xiàn)出色。系統(tǒng)通過組態(tài)MCGS的監(jiān)控，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整灌溉策略，適應(yīng)不同區(qū)域的灌溉需求。圖19PLC讀取數(shù)值系統(tǒng)旨在解決農(nóng)田種植水資源利用率低及農(nóng)戶缺少有效監(jiān)控方法等難題，通過以PLC為核心，由溫度、土壤濕度傳感器及FX2N-2AD、水泵等組成。通過傳感器獲取參數(shù)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算來控制水泵的啟動(dòng)與停止來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。研究了PLC與組態(tài)MCGS數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)，構(gòu)建了自動(dòng)灌溉的體系，農(nóng)田環(huán)境得到了實(shí)時(shí)監(jiān)測與反饋，水資源利用效率得以提升，水浪費(fèi)現(xiàn)象得到減少。在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)，對所選用的濕度傳感器進(jìn)行測驗(yàn)，為實(shí)際生活中運(yùn)用提供參考依據(jù)，并且整個(gè)系統(tǒng)的測試已經(jīng)完畢，了解了系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與狀態(tài)。相比較于人工灌溉，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)優(yōu)于人工灌溉方面表現(xiàn)更好，并且能在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)約水節(jié)省能源上的效果。6.2展望系統(tǒng)研發(fā)的農(nóng)田自動(dòng)灌溉設(shè)備已取得一定成效，對我國農(nóng)業(yè)未來大規(guī)模自動(dòng)化控制具有一定的影響，系統(tǒng)研發(fā)的農(nóng)田自動(dòng)灌溉設(shè)備已取得一定成效，對我國農(nóng)業(yè)未來大規(guī)模自動(dòng)化控制具有一定的啟示，然而，在權(quán)衡我的科研實(shí)力、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間約束等因素之后，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在多個(gè)短板，后期優(yōu)化成為關(guān)鍵。參考文獻(xiàn)呂素冰.水資源利用的效益分析及結(jié)構(gòu)演化研究[D].大連理工大學(xué),2012.王寧璐,毛峙文,童佳妮.水肥氣灌溉智能控制技術(shù)研究[J].智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊,2024,4(07):2024.07.004.丁素娟.農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中水肥一體智能控制技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用[J].河北農(nóng)業(yè),2024(03):89-90.馬朋.智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].揚(yáng)州大學(xué),2021.梁懋崢.基于PLC和組態(tài)王的豬舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),2023.陳浩.基于三菱FX3U系列PLC自補(bǔ)償?shù)a谷機(jī)膠輥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].武漢輕工大學(xué),2021.ChaudhryS,GargS.SmartIrrigationTechniquesforWaterResourceManagement[M]//SmartFarmingTechnologiesforSustainableAgriculturalDevelopment.IGIGlobal,2019:196-219.ZhouY,YangX,WangL,etal.Awirelessdesignoflow-costirrigationsystemusingZigBeetechnology[C]//NetworksSecurity,WirelessCommunicationsandTrustedComputing,2009.NSWCTC'09.InternationalConferenceon.IEEE,2009,1:572-575.龐瑩.基于ZigBee的溫室灰色趨勢預(yù)測控制系統(tǒng)[D].河北科技大學(xué),2018.韓貴黎,蔡宗慧.基于PLC和物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)的智能灌溉節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2017,39(12):215-218+263.姜維福,王素青,陳俊位,等.基于PLC的智能灌溉系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2021,34(11):155-156.喬社娟,高文.基于PLC和觸控屏的遠(yuǎn)程變頻調(diào)速監(jiān)控系