0 前言

中国是农业大国，水资源总体较为缺乏，局部省份地区人均水资源量偏低，农业灌溉缺水情况较为突出。当前，如何有效利用水资源，通过自动化控制技术实施精确灌溉，合理采用喷灌、微灌等现代化节水灌溉技术，改变人为操作的随意性，降低管理成本，不断提高水资源的利用率，达到农业灌溉精准化、节能化，实现节水型现代农业，是研究解决灌溉节水问题的重要研究内容。

1 控制系统硬件设计

本控制系统根据不同植物生长特点和要求，将灌溉区域划分为A、B、C 三个区域。设计灌溉系统的控制要求：A 区采用喷雾的雾化灌溉方式，喷雾工作2min 后间停5min，四种不同作物轮流喷雾，交替工作。B 区采用喷头进行旋转式喷灌方式，通过2 组喷头轮换进行喷水灌溉，每组工作5min，停20min。C 区分为二组，交替工作，每2 天灌溉一次。该区设置手动和自动两种控制，当在自动控制模式下，感应器感测到气候湿度较大，系统自动停止灌溉。系统同时兼有温度、湿度测控功能，能根据现场环境指标变化自动进行报警并改变灌溉运行方式，且能自动或手动控制水泵的运行与停止及各电磁阀的开关。

根据此次程序的运行控制要求，输出/输入信号均采用开关量控制。其中输入信号12 个点，输出信号15 个点。经过对比研究，系统选用欧姆龙SYSMASC 系列C40P 型PLC，此型号PLC共40 点，其中输入24 点，输出16 点，该机型工作效率高、具有良好的兼容性，满足控制系统的设计要求。

1.1 I/O 分配表

根据上述分析，本文的I/O 分配表设计如下。

（1）输入设备：共12 个。分别为启动按钮、停止按钮、阴雨传感器输入、A 区温度传感器输入、B 区温度传感器输入、C 区温度传感器输入、A 区湿度传感器输入、B 区湿度传感器输入、C 区湿度传感器输入、报警器试验开关、泵试验开关、消音按钮。对应输入继电器分别为0000～0011。

（2）输入设备：共15 个。1～8 号电磁阀，对应输出继电器分别为0501～0508。自动指示灯、手动指示灯、温度报警灯、湿度报警灯、水泵运行指示灯、报警器输出、水泵输出，对应输出继电器分别为0600～0606。

1.2 输入输出端子接线图

根据I/O 分配表，在C40P 型PLC 上进行端子接线，左侧为输入、右侧为输出，如图1 所示。

图1 输入输出端子接线

2 控制系统软件设计

2.1 报警器模块流程及程序设计

2.1.1 报警模块流程

当A、B 或C 区中任何一块区域的温度和湿度达到某一控制点时系统会启动报警程序，若温度达到控制点时报警程序也会启动。当A、B 或C 区温度正常时则报警程序不会启动。

2.1.2 报警模块程序设计

指令0003、0004、0005 分别代表了A 区、B 区、C 区温度传感器，当任一区的温度传感器检测到温度达到某一控制点时，则输出1000；指令0006、0007、0008 分别代表了A 区、B 区、C 区湿度传感器，当任一区的湿度传感器检测到湿度达到某一控制点时输出1001；指令0000 和0011 分别代表启动按钮和消音按钮，当任何一个按钮被按下时则输出1002；当取指令1000 或1001 而不取用指令1002 时，也就是说当A，B，C 区中任何一区的温度或湿度传感器检测到某一控制点并且启动按钮和消音按钮关闭时，报警器会报警；指令0009 和0011 分别代表了报警器试验开关和消音按钮，当取指令0009 而不取指令0011 时，即报警实验开关打开并且消音按钮关闭时，系统就会报警。

2.2 指示灯模块流程及程序设计

2.2.1 指示灯流程

当启动按钮按下时自动指示灯亮，如果启动按钮没有按下则手动指示灯亮；如果温湿度传感器检测达到某一控制点时则报警灯亮系统返回，若温湿度传感器中没有信号输入的话则继续循环检测；当水泵运行时，则运行灯亮系统返回，若水泵没有运行则看温湿度传感器是否有输入，如果没有输入则继续循环，如果有输入则报警灯亮系统返回。

2.2.2 指示灯梯形图程序设计

指令0000 和0009 分别代表启动按钮和报警器试验开关，指令0600 则代表的是自动指示灯，即当启动按钮或报警器试验开关被按下时自动指示灯就会亮；指令0601 代表的是手动指示灯，即当启动按钮打开或报警器试验开关按下时手动指示灯就会亮；指令1000 代表的是A，B 或C 区任何一区域的温度传感器检测到数据输入时或报警器试验开关按下时，温度报警灯亮；指令1001 代表的是A，B 或C 任一区域的湿度传感器检测到数据输入；指令0603 代表的是在A，B 或C 任一区域的湿度传感器检测到数据输入时或者报警器试验开关按下时，湿度指示灯亮；指令0606、0001、0604、0010 分别代表水泵输出、停止按钮、水泵运行指示灯、泵实验开关，即在水泵输出或泵实验开关按下，并且在停止按钮打开的情况水泵运行指示灯亮。