PLC在节水灌溉系统中的应用-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2004-02-11 19:47:00

楼主

农业灌溉是用水大户，其用水量占全国总水量的70%，由于旧式灌溉采用沟渠漫灌，输水渠道大部分是土渠，加上工程老化、失修和配套不全，农业灌溉水的利用率只有40%，仅为发达国家的一半左右。灌水过程中的渗漏和蒸发损失，还时常造成水资源的严重浪费。因此，目前国家大力提倡节水灌溉，其主要形式是喷灌和滴灌。其中，喷灌可节水50%，且喷灌的适用范围也较广。本系统所应用的地区地表面积广阔、地形复杂，在喷灌量较大时，需要多台水泵协调工作，其工作时间、工作顺序都应该根据实际情况的变化实现智能化控制，即所有喷灌的工作可以在无人看守的情况下由系统自动完成。本系统采用了集散控制方式，上位机负责灌溉的管理，下位机完成灌溉系统的监控。我们选用的是松下FP1型PLC，本文中着重就PLC方面的设计进行讨论。 2 系统的构成灌溉系统包括1个水源、2个蓄水池，喷灌支管共18支，由11个电磁阀控制;每个蓄水池设液位计和压力继电器各1只;整个系统共4个水泵，水泵1～水泵4的容量分别为37、15、15和11kW。其系统的平面分布如图1所示。系统并设有雨量计1个。雨量计、超压、上下水位检测均取设定阀值，因此，这些传感器的输出都是开关量。水泵1将水从水源抽到水池1，水泵2将水从水池1抽到水池2，水泵3和水泵4为喷灌系统水泵，通过11个电磁阀门向11个轮灌区供水。系统的硬件构成如图2所示。 3 系统的软件 3.1 控制模式整个系统的可以在手动和自动两种方式下完成，其程序流程如图3所示。手动方式时，点动各个电磁阀或水泵可独立进行启动和停止;如遇报警，人工完成相应的操作。启动时，首先开启电磁阀，然后启动水泵;停止时，先停水泵，再关闭电磁阀。当泄水阀开启且一个泵工作时，只能开启一个电磁阀，以获得足够的喷灌水压。自动方式下，采用编组形式实现喷灌作业自动完成。 3.2 轮灌区的编组作业整个灌区分为11个轮灌区，在程序设计时考虑到了多台水泵与多个轮灌区的组合作业，其组合方式、喷灌顺序、喷灌时间、启停控制均可在上位机上设置，极大地方便了用户的使用。运行过程中池水位处于低水位时，供水泵开启，喷水泵暂停，待供水泵运行一段时间后，喷灌水泵重新启动，原喷灌顺序不变。 3.3 系统的自动报警功能系统包含4项报警功能,分别是水池的上、下液位，水压超限和降雨量。根据报警产生的相应操作见附表。 4 结束语采用自动控制的节水灌溉系统后，使当地灌溉水利用系数由原来的0.4～0.5提高到0.7～0.8;通过对提水扬程的分析，单方水平均耗电为0.2度。在原灌溉方式下，水田每亩耗电150度，旱田为50度，现在水田每亩耗电90度，旱田30度，节电40%。供水压力保持稳定，从而减少了管网泄漏和爆裂故障的发生。整个灌区实现了喷灌过程的自动化监控与管理。

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