前言

近年來，隨著我國的設施農業和溫室大棚的蓬勃發展，水的需求量日益增加，加之我國是一個水資源短缺的國家，尤其是西北干旱、半干旱地區，節水灌溉工程已成為國民經濟可持續發展的一項重要戰略任務。發展節水灌溉對于緩解水資源緊缺矛盾，擴大灌溉面積，提高農業綜合生產能力具有十分重要的意義。于是，顧美PLC一體機應運而生。

我國國內制造的灌溉設備成本相對低廉，但是由于絕大多數采用的是普通的繼電器控制系統，調試、維護困難，靈敏度不夠高，不能實現定時定量噴灌。而基于PLC的自動灌溉控制系統既能實現高效灌溉，提高作物產量，也能在一定程度上節約水資源。

方案概述

本方案采用顧美PLC一體機對灌溉系統進行自動化控制，其中，控制器型號為顧美CX3G-34MT-12AD8DA-A0-A0-485/485，在主要元件上需要電磁閥10個，變頻器2個，電機2個，比例閥4個，壓力傳感器2個，液位傳感器4個。

技術效果

一、電磁閥控制

本系統采用10個電磁閥，這些電磁閥既可以手動控制，也可以實現自動控制。

在自動控制模式下，一個自動流程包括10個步驟，用戶可以指定使用多少個步驟，以及每個步驟的電磁閥和通電時間，按下自動啟動后，系統將從流程的第一步執行到使用的最后一步。

手動控制模式則可以直接控制電磁閥的開關，也可以通過一體機上的HMI監控到電磁閥的開關狀態。

二、水泵控制

需要手動和自動控制。自動控制開啟后，一直保持在一個設定的壓力值，如果有一個或多個閥門開啟，管道壓力降低，系統會自動增加變頻器的運行頻率，電機將加速運轉，將管道壓力維持在設定的壓力值，這樣就將壓力保持在恒定的范圍內，保持每個管道的出水口壓力恒定。

關于水泵運行，當閥門關閉時，管道內壓力升到設定值之后，就會停止，而低于管道壓力時，系統會自動調節壓力，將壓力維持在設定值。當管道壓力超過報警設定值后，系統會報警提示壓力過高，低于時會報警提示壓力過低，并停機保護電機。當電機長時間處于低頻運行時，電機達到低頻停機時間后，變頻器將自動停止運行，以保護電機。

三、施肥控制

施肥控制部分由4個比例閥、一個水泵以及4個液位計組成。在施肥過程中，將肥料放在容器中進行溶解后，再將四根管道放入容器，并在HMI上設定四種肥料的比例，控制器將經過運算調節比例閥的開度，控制四種肥料按比例進行混合。在施肥控制過程中同樣需要將管道的壓力進行設定控制范圍，開啟后通過系統的設定和運算以及PID調節，將施肥壓力維持在恒定的壓力范圍內，并且施肥管道的壓力需要比水泵管道的壓力高，這樣才能確保肥料的正常輸送。

施肥是通過手動開關開啟關閉的。當壓力超過設定的壓力報警值后，系統開始報警，當肥料桶液位過低時，系統報警，提示工作人員進行加料，或者注意系統的運行，長時間處于液位過低并抽肥壓力過低，系統自動停止抽肥電機的運作，并發出報警提示。

四、PID控制

恒壓供水。當打開不同數量的電磁閥時，需要保持水壓恒定，避免因為出水量變大水壓變小，灌溉不到設定的灌溉范圍，所以要通過PID的調節運算來改變變頻器的運行頻率，從而來改變水泵電機的運行速度，達到將供水壓力維持在恒定的范圍內。

恒壓供肥。在輸送肥料的時候，輸肥管道的壓力必須大于供水管道的壓力，通過PID的參數設置調節，將輸肥管道的壓力控制在恒定的設定值范圍里，保持施肥正常工作運行。

方案優勢

1、構建一個完善的智能灌溉系統，實現定量灌溉、定時灌溉、按需灌溉；

2、建立智能管理化監控平臺，控制系統可幫助用戶自動連續地檢測各灌溉區的實際工作情況，并將相關數據顯示在一體機中的觸摸屏上；

3、操作方便、性能穩定、維護成本低。

方案總結

顧美PLC一體機應用在節水灌溉控制工程設計中，能夠簡化硬件結構、提高可靠性、增加靈活性，并適用于各種環境條件，可幫助農田水利系統實現無人值守或半值守，提高農作物的產量，是農業灌溉系統實現自動化的優良方案，具有廣闊的應用前景和使用價值。