基于PLC和组态软件的自动灌溉系统设计

[14]。4.2组态MCGS的组成组态MCGS的软件结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、运行策略和实时数据库五个窗口组成。组态软件界面如图14所示。图14组态MCGS的主窗口组态MCGS组成的各结构作用：（1）主控窗口灌溉界面构造了组态工程的主框架；（2）用户窗口实现了数据和流程的“可视化”；（3）设备窗口是连接MCGS组态系统与外接器件的介质；（4）实时数据库是MCGS组态系统的数据核心，对数据进行实时记录。（5）运行策略是可以通过网络连接实现对远程设备的监控和控制。4.3人机界面与设备窗口设计如图15所示，双击组态MCGS软件，打开组态MCGS软件，点击新建工程，就会弹出一个窗口，选择型号为TPC7072Ti，将其保存并命名为“自动灌溉系统”，点击确定按扭，工程的创建完成。图15建立工程图16设备窗口连接PLC图16中设备窗口是通过进行组态MCGS与PLC控制器两者之间的传输数据上传输。昆仑通态MCGS与PLC通讯连接是采用了串口通讯的方式来传输数据,由组态MCGS的设备窗口中选择父设备，再从中选择三菱PLC系列的类型，选择CPU的类型以及添加通道，这样也就完成了PLC与组态MCGS的连接。4.4MCGS的控制要求组态MCGS进行监控之前，首先，要对它的操控体系进行剖析，系统在点击启动后开始激活，展现当前的土壤湿度状况，在灌溉管理界面上，可以设定灌溉的最高水限位和最低水限位，预警水位设定与灌溉水位浮动区间相互关联；系统启动时，当土壤湿度低于预设标准时，则展示画面模拟灌溉农田的流程；当土壤的湿度超过预设下限时，灌溉系统将暂停运行；当系统处于手动操控状态，松掉自动启动按钮即启动，当手动未操作且灌溉达到预设上限时，灌溉过程将被中止。警报键亮起，便会展现警报提示，可在界面观察到灌溉行为发生的时间点。如图17所示，启动按钮为自动模式，同时会读取出PLC传输到MCGS的温度以及土壤湿度，都会显示相应的数值，当达到预设值时，指示灯的灌溉信号会亮起绿灯，当温度上下限值报警值于湿度上下限值报警达到时会亮起红灯，否则不会亮起，点击停止按钮，系统会停止。点击手动模式，手动模式亮起。图17灌溉界面5自动灌溉系统的调试5.1自动灌溉系统的组装对于硬件的组装和连接，本系统设计的连接主要为：土壤湿度传感器YL-69与FX2N-2AD的连接；PT100温度变送器与FX2N-2AD的连接；FX2N-2AD与PLC的连接与通信；组态MCGS与PLC的连接和通信。本系统的连接如图16所示，图18YL-69实物连接5.2灌溉系统的调试通过对自动灌溉系统的仿真测试，PLC以能够读取到相应的数值，如图19所示，系统的核心逻辑在于实时监测土壤中的湿度，在湿度低于预设阈值的情况下，PLC会自动触发灌溉程序，保证水资源的精确分配，是系统的核心逻辑。这种自动化管理不仅减少了过度灌溉导致的水资源浪费，而且优化了植物生长环境。通过对比传统的人工灌溉方式，自动灌溉系统在灌溉时长的精确控制上表现出色。系统通过组态MCGS的监控，能够远程监控和调整灌溉策略，适应不同区域的灌溉需求。图19PLC读取数值系统旨在解决农田种植水资源利用率低及农户缺少有效监控方法等难题，通过以PLC为核心，由温度、土壤湿度传感器及FX2N-2AD、水泵等组成。通过传感器获取参数，经过逻辑运算来控制水泵的启动与停止来实现自动灌溉。研究了PLC与组态MCGS数据监控技术，构建了自动灌溉的体系，农田环境得到了实时监测与反馈，水资源利用效率得以提升，水浪费现象得到减少。在整个系统的实验过程中进行设计的检验，对所选用的湿度传感器进行测验，为实际生活中运用提供参考依据，并且整个系统的测试已经完毕，了解了系统的运行状况与状态。相比较于人工灌溉，自动灌溉系统优于人工灌溉方面表现更好，并且能在一定程度上实现节约水节省能源上的效果。6.2展望系统研发的农田自动灌溉设备已取得一定成效，对我国农业未来大规模自动化控制具有一定的影响，系统研发的农田自动灌溉设备已取得一定成效，对我国农业未来大规模自动化控制具有一定的启示，然而，在权衡我的科研实力、实验经费和时间约束等因素之后，自动灌溉系统设计存在多个短板，后期优化成为关键。参考文献吕素冰.水资源利用的效益分析及结构演化研究[D].大连理工大学,2012.王宁璐,毛峙文,童佳妮.水肥气灌溉智能控制技术研究[J].智慧农业导刊,2024,4(07):2024.07.004.丁素娟.农田灌溉系统中水肥一体智能控制技术的优化与应用[J].河北农业,2024(03):89-90.马朋.智能灌溉系统的设计与应用[D].扬州大学,2021.梁懋峥.基于PLC和组态王的猪舍环境监测系统研究[D].黑龙江八一农垦大学,2023.陈浩.基于三菱FX3U系列PLC自补偿砻谷机胶辊控制系统设计[D].武汉轻工大学,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.庞莹.基于ZigBee的温室灰色趋势预测控制系统[D].河北科技大学,2018.韩贵黎,蔡宗慧.基于PLC和物联网感应的智能灌溉节水系统设计[J].农机化研究,2017,39(12):215-218+263.姜维福,王素青,陈俊位,等.基于PLC的智能灌溉系统[J].工业控制计算机,2021,34(11):155-156.乔社娟,高文.基于PLC和触控屏的远程变频调速监控系