PLC和变频器在灌溉节水自动控制中的应用.pdf

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水工业电气化与自动化专题PLC和变频器在灌溉节水自动控制中的应用焉卜光辉（广东省技师学院机电工程系广东516100）摘要本文针对园林花木苗圃厂的浇水灌溉供水系统存在着用水量较大和自动控制水平较低等问题，应用可编程控制器实现对灌溉供水系统的自动监控;采用变频技术，利用水压自动调整水泵转速，实现节约水电;从而达到了灌溉供水系统的自动监控和节约水电的目的，并且节省人力，提高灌溉质量，产生了良好的经济效益。

关键词:

可编程控制器变频器自动监控节水灌溉TheAPPlicationofPLCandfrequencyc0nverterintheAutocontroloftheW血tersavinglrrigationYanGuanghui（GuangdongProvinceTechnicianCollegeHuizhou5l6l00China）AbstractlnviewofthePI，oblemsofconsu而ngtoomuchwaterinthewatersuPPlyandirrigationsystemandthelowleveloftheautocontrolinthenurseryPlants，thisarticlesetsforththefollowingPoints:

apPlyingthePLCcamesouttheautomaticsuPervisorycontroltotheirrigationsystem;apPlyingthefrequencyconvertertechniqueandutilizingthehydraulicPressureregulatestherotatesPeedofthewaterPulllPautomatically.Thus，theaimsofsavingonwaterande1ectricityandtheautocontroltothei币gationsystemcanbeachieved，moreover，thesystemcansavelaborPowerandimProvethequalityoftheirrigation，soitcanProducebettereconomicbenefits.Keywords:

PLCfrequencyconverterautomaticsuPervisorycontrolwatersavingirrigation1引言园林花木苗圃厂一般设有室外沙床苗圃区、盆栽花卉区、温室花卉区三个种植区，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。

人力投入较多，水资源浪费较多;若引进成套的灌溉自动监控系统，存在价格较高。

针对上述存在的问题，把可编程控制器和变频器技术应用在灌溉供水控制系统中，不仅能够实现对花木苗圃厂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。

2系统技术要求2.1施水要求场区多采用室外沙床苗圃区喷雾、盆栽花卉区喷灌、温室花卉区滴灌三种灌溉方式。

三种灌溉方式和灌溉时间可根据实际需要灵活设定，灌溉系统要求采用自动控制，按需要开关各小区的供水电磁阀。

采用无塔上水器将压力控制在0.3一0.6MPa范围内。

达到既节省人力和节水节电，又使灌溉时间控制准确，灌溉质量提高的目的。

2.2控制要求

（1）手动和自动控制功能。

考虑到系统的可靠性、灵活性和经济性，要求系统有手动和自动两种控制功能。

（2）其它要求。

遇到阴雨天，要求自动监控系统会根据降雨量多少，可自动实现停止室外沙床苗圃区喷雾和盆栽花卉区喷灌，而温室花卉区滴灌不受降雨量多少的控制。

3系统设计案2006年第4期电气魏京13水工业电气化与自动化专题3.1系统硬件连接总图表1输入、输出端口分配输入代号功能说明输出代号功能说明X0SB7停止自动运行信号Y0KA变频器启动控制XlSBS启动自动运行信号YlYVI1号喷雾电磁阀X2KAI1号喷雾时间信号Y2YVZ2号喷雾电磁阀X3KAZ2号喷雾时间信号Y3YV31号喷灌电磁阀X4KA31号喷灌时间信号Y4YV42号喷灌电磁阀X5KA42号喷灌时间信号Y5YVS1号滴灌电磁阀X6KAS1号滴灌时间信号Y6YV62号滴灌电磁阀X7KA62号滴灌时间信号Y7BL3变频器故障警铃X10YS降雨量传感器信号XllPS水压传感器开关信号X12KS变频器异常输出信号X13SBg变频器故障警铃消音HL3呀HL4平HLS洛岑HL7磅HLS讼贯纵/YVI/YVZ/华Tv4/YVS/华图1由图1可知，系统硬件连接总图系统主要由时间控制器、可编程控制器、变频器、压力传感器、磁阀、3.2水泵等组成。

降雨量传感器、电系统控制程序流程图不合格图2系统控制程序流程图4系统控制过程1.可编程控制器的选型:

本系统是对开关量控制的应用系统，根据1/0点数、类型，选用核心部件为日本三菱公司的FxZN系列中FxZN一32MR型可编程控制器。

它的输入、输出端分配见表1。

2.用可编程控制器技术实现灌溉供水系统自动控制功能。

系统采用时间控制器定时控制电源的断合和每组喷雾、喷灌、滴灌的时间。

利用时间控制器定时输出的开关信号1，通过接触器KM控制电源的分断和闭合。

利用时间控制器定时输出的开关信号2一7，做为可编程控制器的输入控制信号（XZ一X7）。

根据输入信号，由可编程控制器的输出（YlY6），通过电磁阀（YVI一Yv6）控制每组喷雾、喷灌、滴灌的启停;每组电磁阀的工作状态由信号灯（HL3HLg）显示，实现电磁阀控制电路通断的灯光报警功能。

由降雨量感测机构信号（x10）通过可编程控制器自动实现停止室外沙床苗圃喷雾和盆栽花卉区喷灌，而温室花卉滴灌不受降雨量多少的控制，达到自动控制灌溉的目的。

3.开关（XO、XI）为可编程控制器自动运行的停止和启动控制信号。

在自动运行过程中，按下停比自动运行信号SB7（XO）和启动自动运行信号SBS（XI），可实现自动运行过程的停止和启动。

4.输出端（Y0）通过中间继电器控制变频器的启停，再由变频器控制水泵的启停和运行。

5.利用变频器内置的PID调节功能，通过水压传感器的模拟输出信号（变频器4、5端）控制变频器的输出频率;再由变频器的输出频率控制水泵的转速，从而达到自动控制管网水压和节约电能的目的。

灌溉供水网受水压传感器监控，当电磁阀不动作而使供水堵塞时，水压传感器发出开关信号（xll）后，141电气拉众2006年第4期水工业电气化与自动化专题经延时3min后确认;可编程控制器立即停止变频器运行，达到停止水泵工作的目的。

利用电磁阀的常开触头，实现电磁阀控制电路通断的灯光报警功能。

水压传感器的工作直流24V电源由可编程控制器供给。

6.发生故障时，A、C两端输出异常开关闭和信号（X12），可编程控制器立即停止变频器运行，停止所有电磁阀工作。

同时输出（Y7）警铃报警，由按钮SBg（X13）消除警铃。

因为只有一台电动机，所以利用变频器内置的电子过电流保护实现电动机的过载保护功能。

7.变频器的选型:

供水系统水泵额定功率为7.skw，额定电压为38OV，额定频率为SOHz。

根据电动机的功率选择日本三菱公司FR一E540一7.skw变频器。

8.利用转换开关SA实现自动控制和手动控制的转换，并有信号灯（HLI一HL2）指示。

手动控制时，通过按钮SBOSB6实现手动控制水泵的运行和各电磁阀的开关，也有灯（HL3一HLg）指示。

9.由时间控制器定时输出的开关信号1，通过接触器KM控制电源的分断和闭合。

非系统工作时间里，时间控制器定时自动断开可编程控制器和变频器的电源。

这样既减少了耗电又延长了设备的使用寿命。

时间控制器在断电时正常计时，保证了灌溉时间的准确控制。

工作人员通过操作时间控制器，即可控制整个系统的启停。

5结束语经过一年时间的运行，与同期相比，每月节水节电均在30%以上，工人也减少，产生了显著的经济效益。

参考文献l钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用华南理工大学出版社2变频技术.中国劳动社会保障出版社3飞三菱变频调速器使用手册作者简介鄙光辉男1992年毕业与西南交通大学电气工程电气化专业科学历。

本人从事电气自动化专业教学和电工技能训练指导工作一多年为电气化讲师和维修电工技师。

现主要从事可编程控制器、变频器方面的教研和系统设计、安装指导工作。

（上接第12页）（控制变量）是可测的。

如果控制曝气池末端溶解参考资料氧浓度保持恒定，则_上式中丝=0，有下式:

R一子（cin一C）+K切（AFR，Cs一C，（，2】有了式（15），就可以得到溶解氧的吸收率（OUR）31114勺6r.几r胜esr.L的值。

5结束语特定的污水处理厂的氧的传递系数K切，可以通过在线测量溶解氧浓度值，进水水量等参数计算得到。

得到了K二的值，就可以得到氧的吸收利用率（OUR）的值，从而更好地对活性污泥法污水处理过程进行控制。

张泳，活性污泥法曝气系统的控制策略的改进.工程硕士学位论文.天津大学.自动化学院秦麟源.废水生物处理.同济大学出版社.1989张自杰等.排水工程.下册（第四版）.中国建筑工业出版社，2000方崇智等.过程辨识.清华大学出版社，1999YoanDLandan.AdaPtiveControl一TheModelReferenceAPProach.MarcelDekkerINC.，1979M.GotoandJ.EAlldrews.on一LineEstimationofoxygenUPtakeRateintheActivatedSludgePr0cess.AdvancesinWaterPollutionControl一J&CW&WT&TS，465一472。

2006年第4期姗网拉难，5