CN202819188U - 一种基于plc和hmi技术的农业灌溉控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，包括HMI设备、PLC、模拟量输入模块，其特征在于：HMI设备通过PPI通讯口与PLC连接；PC上位机通过COM/USB口与PLC连接；PLC通过E-STAND通讯口与模拟量输入模块连接；PLC通过自带数字量输出端口与电磁阀连接；模拟量输入模块通过模拟量输出端口与土壤湿度传感器连接；HMI设备为西门子SMATRLINE1000；所述的PLC采用西门子CPU224XP；所述的模拟量输入模块采用西门子EM231；所述的电磁阀为HUNTERPGV-151型；所述的土壤湿度传感器为新普惠PH-1型；本实用新型可选择手动或自动运行，灌溉方式灵活，成本低，节能增效。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业灌溉工程领域，更具体的涉及一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置。成本低，节能增效。
背景技术
灌溉技术涵盖了工农业生产和人类生活的众多领域。在日常的应用中，人们往往通过简单的开关管道闸阀或者时间段来控制灌水量。这些粗放的灌溉管理方式一般靠人的判断和经验来掌握，对于作物实际所需灌水量并不能科学的掌握。近些年来，随着技术的进步，人们对资源环境的重视，市场逐渐出现农业智能灌溉系统，例如在专利《分布式网络自动灌溉控制系统及其灌溉控制方式》（专利号：CN201010523330.0）中所描述的自动控制系统涉及电子信息技术、无线通信技术和灌溉技术，该系统利用无线通讯网络可以进行大规模的灌溉管理；专利《基于ZigBee与GPRS的变频灌溉远程监控系统》（专利号：CN201110443545.6）中所描述监控系统采用ZigBee节点技术和GPRS技术，能对灌溉进行远程监控。这些系统编程复杂硬件配置繁琐，需要农业专技人员配合使用，且价格昂贵，不适合规模有限的一般农业生产、灌溉。
本实用新型正是基于低成本，可操作性强的原则，选择工业中成熟的PLC和HMI技术，将先进的工业控制方式应用于传统农业生产，以达到农业生产过程中节能增效的目地。
发明内容
本实用新型的目的在于提出了一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置。成本低，节能增效。
为实现上述目的采用如下技术方案：
一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，包括HMI设备、PLC、模拟量输入模块，其特征在于：
HMI设备通过PPI通讯口与PLC连接。
PC上位机通过COM/USB口与PLC连接。
PLC通过E-STAND通讯口与模拟量输入模块连接。
PLC通过自带数字量输出端口与电磁阀连接。
模拟量输入模块通过模拟量输出端口与土壤湿度传感器连接。
所述的HMI设备为西门子SMATR LINE 1000。
所述的PLC采用西门子CPU224XP。
所述的模拟量输入模块采用西门子EM231。
所述的电磁阀为HUNTER PGV-151型。
所述的土壤湿度传感器为新普惠PH-1型。
与现有技术相比本实用新型具有如下有益效果：
PLC和HMI设备组成的控制柜，能在室外复杂环境中长时间稳定运行。所述控制柜成本较低，适合一般农业灌溉用水工程的推广。控制系统可选择手动或自动运行，灌溉方式灵活。自动控制时，用户根据作物需水量的要求设定上下限值，操作简便。系统拓展性强，用户根据实际需要可增减控制点，对不同区域作物进行土壤湿度阀值设定。
附图说明
图1为一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置结构框图。
图2为PLC（西门子CPU224）接线图。
图3为模拟量输入模块（西门子EM231）接线图。
其中：1-PC上位机、2-HMI设备（西门子SMATR LINE 1000）、3-PLC（西门子CPU224）、4-模拟量输入模块（西门子EM231）、5-电池阀（HUNTER PGV-151）、6-土壤湿度传感器（新普惠PH-1）。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本专利进行详细说明。
一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，包括HMI设备2、PLC3、模拟量输入模块4，其特征在于：
HMI设备2通过PPI通讯口与PLC3连接。
PC上位机1通过COM/USB口与PLC3连接。
PLC3通过E-STAND通讯口与模拟量输入模块4连接。
PLC3通过自带数字量输出端口与电磁阀5连接。
模拟量输入模块4通过模拟量输出端口与土壤湿度传感器6连接。
所述的HMI设备2为西门子SMATR LINE 1000。
所述的PLC3采用西门子CPU224XP。
所述的模拟量输入模块4采用西门子EM231。
所述的电磁阀5为HUNTER PGV-151型。
所述的土壤湿度传感器6为新普惠PH-1型。
本实用新型利用可编程控制器（PLC）和人机界面（HMI）结合土壤湿度传感器实时数据信息反馈的灌溉控制系统。该控制系统通过用户在HMI设备上设定的灌溉上下限值，采用自动、手动多种方式完成精准灌溉的任务。
操作方式如下：用户在HMI设备界面上读取监控地块土壤湿度信息（地块1湿度、地块2湿度、地块3湿度），界面上显示当前灌溉模式（手动、自动灌溉模式）和灌溉状态（无灌溉、灌溉中...）。点击按钮（Admin）进入HMI设备基本设置界面，点击按钮（对比试验）进入地块详情界面，可以操作地块进行手动灌溉，点击按钮（模式选择）进入地块自动灌溉中土壤湿度设定值界面，通过文本框（上限、下限）输入限制值。点击界面右下角按钮（回主菜单），均返回界面（地块实时监控信息）。
灌溉系统PLC控制程序流程如下：用户进入服务画面选择控制模式。手动模式下，在HMI触摸屏上点击各控制地块手动按钮，分别灌溉，直至点击关闭按钮后停止灌溉。自动模式下，到达设定的灌溉时间或者灌溉用水量时停止灌溉。智能模式下，根据土壤湿度传感器电流信号值，通过A/D转换运算后，得到当前土壤湿度百分比，在用户预先设定的湿度限值之间启停灌溉。
灌溉管网系统由主管、支管和微管组成，电池阀安装在主管道和分支管道上分别对其控制；管道中电气控制部分均分两路并行，以方便在有水无电的状态下完成灌溉。
灌溉管网安装方式：给水水源由自来水和河水双重管道提供。主管道上安装比例施肥器等水肥一体化装置。电池阀安装的支管道上并行安装一球阀，用于在有水量供给但是无电源控制下的人工灌溉。支管上控制的电池阀数量根据用户需要自行增减。
Claims (6)
1.一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，包括HMI设备（2）、PLC（3）、模拟量输入模块（4），其特征在于：
HMI设备（2）通过PPI通讯口与PLC（3）连接；
PC上位机（1）通过COM/USB口与PLC（3）连接；
PLC（3）通过E-STAND通讯口与模拟量输入模块（4）连接；
PLC（3）通过自带数字量输出端口与电磁阀（5）连接；
模拟量输入模块（4）通过模拟量输出端口与土壤湿度传感器（6）连接。
2.如权利要求1所述的一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，其特征在于：所述的HMI设备（2）为西门子SMATR LINE 1000。
3.如权利要求1所述的一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，其特征在于：所述的PLC（3）采用西门子CPU224XP。
4.如权利要求1所述的一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，其特征在于：所述的模拟量输入模块（4）采用西门子EM231。
5.如权利要求1所述的一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，其特征在于：所述的电磁阀（5）为HUNTER PGV-151型。
6.如权利要求1所述的一种基于PLC和HMI技术的农业灌溉控制装置，其特征在于：所述的土壤湿度传感器（6）为新普惠PH-1型。
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| CN105652903A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-08 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 基于ui界面的水肥一体化智能灌溉控制方法及系统 |
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