引言

传统上主要依靠水管引水浇灌、水管引水喷洒和人工喷洒等落后方式进行施水，人力投入和水资源浪费较多；若引进成套的灌溉自动监控系统，价格又高。因此将人机界面和PLC技术应用于灌溉供水控制系统中，不仅能够实现灌溉供水系统自动监控功能，而且能够根据实际需要灵活控制施水时间，达到节约水电、降低灌溉成本、提高灌溉质量的目的。

本文使用和利时公司的LM系列PLC设计了一个自动灌溉系统，可用于草坪花房的自动喷灌，也可用于农田山林等的自动灌溉。喷灌工作由系统在无人看守的情况下自动完成。具体要求为：启动后，系统白天喷水，晚上停止；当土壤中水份达到一定值时自动停止喷水，少于一定值时自动喷水；雨量超过一定值时系统会自动停止喷水报警。遇断水情况，为了不使水泵空转，须有断水保护和报警；当系统突然断电，有断电保护功能，来电后系统恢复运行。既可远喷，也可近喷。系统还具有手动控制功能。另外，本系统成本较低，可靠性高，适于野外环境。

系统设计

灌溉控制系统一般由以PLC为核心的控制机柜、执行机构、报警系统、监测系统、和上位机控制系统以及一次、二次外围元件组成，系统结构如图2-1所示。PLC控制柜里配置有PLC、触摸屏、继电器、断路器和保护仪器等。每一路输入、输出通道都有与之相对应的指示灯，可以检查某一通道的动作情况，且系统具有在线试验功能。

泵站更新改造后，由若干台大型电机机组及其附属设备组成。控制系统采用一级结构，由上位机（计算机）和下位机（即PLC）组成，需要采样若干开关量。开关量包括各种设备的运行状态与保护装置的动作状态。上位机采用主动方式，通过一个RS485串口与下位机通讯。该系统能够根据上、下游水位差等条件自动启动或关闭系统，进行实时数据采集、连续运行监视、越限及事故报警并紧急停机，还能根据机组功率自动进行叶片角度的优化调节，达到节能的目的。

整个控制系统的基本功能主要包括：数据采集与处理、运行过程的自动保护、统计报表与查询、人机界而、工程管理、通讯以及多媒体视频联动等。其控制方式有三种：一是由后台监控计算机控制全部过程；二是由现地单元（HMI）控制过程；三是由运行人员通过各种手动开关完成每一步操纵。

吉林省扶余县下岱吉灌区泵站改造工程的自动化系统由8套和利时LM PLC（包含数字量输入、数字量输出和模拟量输入扩展模块），8套和利时HT6A00T触摸屏，一套公用自动化屏以及若干上位计算机组成。

其硬件结构如图2-2所示。该自动化系统按照系统层次可分为：①主控站计算机监控设备；②现地控制单元（LCU）；③微机保护装置（含电机保护、主变保护、线路保护)。

系统采用开放式分层分布方式，具备互换性、扩展性和可移植性。在系统结构上，分泵站主控制级和现地控制单元。

（1）主控制级。泵站主控制层由设在控制室的主计算机、人机接口设备、RS485通讯设备等组成，与现地控制单元(PLC)构成局域网完成机组、快速闸门、供配电系统、公用设备和通航水闸等全站设备的监控及控制。

（2）现地控制单元。泵站的现地控制单元由PLC彩色触摸屏、多功能智能仪表、网络设备及附件构成。每个现地控制单元能够通过输入/输出接口与生产过程设备相联，对所管辖生产设备进行完善的监控，通过RS485通讯接口及相关设备与主控层计算机交换信息。同时，它还具有相对的独立性，能够脱离主控层，由彩色触摸屏直接完成生产过程实时数据的采集和处理，各种设备状态的监视、调整和控制等功能。通过MODBUS RTU协议，现地控制单元还可与对应的微机保护单元、多功能智能仪表、励磁、自流设备通讯。

（3）系统软件。以Microsoft XP/2000为操作系统，采用FacView组态软件进行系统设计，软件贴近工程应用对象，并提供给使用者在集成环境下简便快速的生成工具，用于构建控制系统和完成系统现场调试和维护。PLC的编程语言采用在Windows窗口下的图形语言PowerPro，编程方便简洁，能实时跟踪和调试程序。

应用特点

基于LM系列PLC的灌溉自动控制系统具有如下特点：

ì  先进性

本方案不仅采用先进软硬件，且着眼于企业“管控一体化”需求，贯彻数字化、信息化环保的先进思想，使企业生产数据进一步智能应用成为现实。本系统采用先进PLC控制系统，主要用于灌区泵站的灌溉控制、运行操作、监视管理。控制系统配有可靠硬件设备和功能强大、运行可靠、界面友好的系统软件、编程软件和控制软件。

ì  高可靠性

现场控制站LM PLC对工艺过程的控制不会因监控计算机的瘫痪而受影响；能在恶劣环境中长期可靠运行，并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。

ì  强大的功能

LM PLC编程语言符合IEC 61131-3标准，易学、易懂、易用；CPU内置软PID，并提供丰富指令集及函数库，用户可直接调用；组态软件图库丰富，网络功能强大，报警、报表、历史数据及二次开发功能完善而易用。

ì  优良的开放性

组态软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供丰富API编程接口，方便接入MIS系统；同时也为世界各大厂商，如Modicon、Siemens、A-B、GE、Omron等的设备提供了完善的驱动程序库，从而可将其他系统轻松接入本系统。

结束语

本文提出的以和利时公司的LM PLC为核心的小型灌溉自动控制系统，实现了对泵、阀等设备启动或停机的自动控制，达到了运行的高度自动化。具有编程容易，程序改变灵话，操作简单，工作可靠，控制精度高，抗干扰能力强等特点。系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。同时，该系统在吉林扶余下岱吉灌区得到了很好的应用，并体现出其优秀的性能和可观的经济及社会效益。