周志博

（江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330000）

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用西門子S7-200型PLC為控制核心，通過組態(tài)編程實(shí)現(xiàn)農(nóng)田遠(yuǎn)程自動(dòng)灌溉啟停及監(jiān)控功能。系統(tǒng)的主要部分為：①輸入部分。由水庫水量監(jiān)測傳感器、農(nóng)田水量監(jiān)測傳感器及相應(yīng)外圍電氣電路組成，實(shí)現(xiàn)對水庫實(shí)時(shí)水位、放水水量、農(nóng)田當(dāng)前灌溉水量的采集，并將采集的水量數(shù)據(jù)反饋給PLC，由PLC對水量水位的預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)控制灌溉水泵和水閥的啟停。②輸出部分。由水庫放水閥、灌溉過濾水泵、灌溉進(jìn)水閥及相應(yīng)的控制電機(jī)、繼電器等組成，PLC可根據(jù)灌溉作業(yè)的實(shí)際需求，通過程序向輸出單位的電機(jī)和繼電器發(fā)出指令，以控制水閥和水泵的通斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉作業(yè)。③雙向通信部分。由昆侖通態(tài)TPC7062K觸摸屏和PLC組成，將編寫好的灌溉組態(tài)自動(dòng)控制程序下載至TPC7062K觸摸屏中，技術(shù)人員可操作觸摸屏上的相關(guān)功能按鈕實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The overall structure of the system

2 系統(tǒng)組態(tài)模塊設(shè)計(jì)

2.1 登錄組態(tài)

系統(tǒng)登錄模塊由MCGS軟件中的標(biāo)簽、輸入框、標(biāo)準(zhǔn)按鈕、時(shí)鐘、位圖等控件組成，為灌溉操作技術(shù)人員提供了權(quán)限登錄平臺，授權(quán)用戶會有單獨(dú)的用戶名和密碼，正確輸入用戶名和密碼才能夠成功進(jìn)入灌溉控制界面。主要組態(tài)腳本程序?yàn)椋?/p>

2.2 灌溉控制組態(tài)

灌溉控制模塊由MCGS軟件中的流動(dòng)塊、水泵電機(jī)、水閥、指示燈、輸入框、標(biāo)簽、組合按鈕、標(biāo)準(zhǔn)按鈕等控件組成，為技術(shù)人員提供了遠(yuǎn)程控制農(nóng)田灌溉啟停的平臺。實(shí)際作業(yè)的操作方法為：①打開水庫放水出水閥開關(guān)、過濾水泵開關(guān)、灌溉進(jìn)水閥開關(guān)，水庫中的水流向灌溉區(qū)；②灌溉作業(yè)進(jìn)行時(shí)，各指示燈能夠進(jìn)行作業(yè)指示；③操作人員可點(diǎn)擊“主界面”“報(bào)警界面”“圖表界面”3個(gè)按鈕，在各控制組態(tài)界面間進(jìn)行切換。此外，通過水量采集傳感器的工作，水庫和灌溉區(qū)的當(dāng)前水量能夠?qū)崟r(shí)顯示在組態(tài)界面上，以便進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，見圖2。

圖2 灌溉控制組態(tài)Fig.2 The irrigation control configuration

2.3 灌溉水量圖表顯示組態(tài)

灌溉水量圖表顯示模塊由MCGS軟件中的標(biāo)簽、標(biāo)準(zhǔn)按鈕、實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件等組成，當(dāng)系統(tǒng)灌溉作業(yè)時(shí)，紅色粗線條實(shí)時(shí)顯示水庫水量，褐色細(xì)線條實(shí)時(shí)顯示農(nóng)田灌溉區(qū)水量，以便技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)控操作。水量變量與PLC的水量傳感器監(jiān)測輸入位關(guān)聯(lián)。此外，該模塊設(shè)置“主界面”“報(bào)警界面”“控制界面”3個(gè)按鈕，技術(shù)人員可點(diǎn)擊按鈕在各控制界面間進(jìn)行切換，見圖3。

圖3 灌溉水量圖表顯示組態(tài)Fig.3 The diagram display configuration of irrigation water volume

3 系統(tǒng)自動(dòng)灌溉程序設(shè)計(jì)

采用梯形圖語言設(shè)計(jì)系統(tǒng)自動(dòng)灌溉程序，編程的思路為：技術(shù)人員在遠(yuǎn)程控制端手動(dòng)點(diǎn)擊“放水出水閥”“過濾水閥”“灌溉進(jìn)水閥”按鈕，啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行灌溉作業(yè)；然后各報(bào)警、圖表、指示連接變量“置位”工作，各水閥和水泵繼電器“置位”工作；接著傳感器采集水庫和灌溉區(qū)水量，并反饋給PLC進(jìn)行比較，若灌溉預(yù)設(shè)置水量大于灌溉區(qū)實(shí)際水量時(shí)，系統(tǒng)正常進(jìn)行灌溉作業(yè)；若灌溉預(yù)設(shè)置水量小于灌溉區(qū)實(shí)際水量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止灌溉作業(yè)。此外，灌溉作業(yè)過程中，技術(shù)人員也可隨時(shí)手動(dòng)關(guān)閉水閥水泵開關(guān)，停止整個(gè)灌溉作業(yè)。自動(dòng)灌溉梯形圖程序的執(zhí)行流程圖，見圖4。

圖4 系統(tǒng)梯形圖程序執(zhí)行流程圖Fig.4 The system ladder program execution flow chart

4 結(jié)語

本系統(tǒng)以組態(tài)和PLC為控制核心，解決了農(nóng)田灌溉作業(yè)中存在的無法遠(yuǎn)程啟停、無法實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉量、無法即時(shí)報(bào)警等問題，有利于提升農(nóng)業(yè)灌溉作業(yè)的自動(dòng)化水平和效率，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)水平的不斷提升，以組態(tài)為核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用也將越來越廣泛。