齐浩 佟维妍 郭明志 屠思银

摘 要 农业灌溉是影响农作物产量的重要因素，而传统灌溉系统普遍存在自动化程度低、可靠性差等问题。本文设计了一种基于Lab Windows/CVI和PLC的供水系统，根据土壤湿度传感器采集土壤湿度信息，利用PID控制算法对变频器的输出频率进行调节，进而对水泵供水量进行控制，实现智能灌溉。

关键词 Lab Windows/CVI;PLC控制;PID;变频器

引言

传统的人工灌溉采用水泵直接从地下井抽水，对耕地进行饱和式灌溉，水资源浪费严重[1-2]。滴灌、喷灌系统采用接触器控制，水泵直接启动，产生谐波对电网有影响，启动瞬间会形成水锤，对管网有损伤[3]。为了实现灌溉的方便性与稳定性，本文设计了一种基于Lab Windows/CVI和PLC的供水系统。

1 系统的总体设计

本系统使用一台变频器对4台水泵进行控制，M1与M2电机为日常供水机组，遵循着“先启先停”的原则，实现对电机的合理利用与保护。M3电机为备用电机，用于应急或者检修时使用。M4电机为滴灌供水电机，在滴灌节能运行时，M4电机采用变频运行方式。

2 硬件设计

系统的硬件设计包括控制器、传感器、执行机构、人机交互。利用西门子S7-200系列的PLC作为下位机控制器。CPU模块采用了224XP，并扩展了EM235模拟量模块。传感器使用的是AT8671型土壤湿度传感器，西门子440系列变频器和水泵为执行单元。人机交互单元的工控机选用了研华430系列工控机。

3 软件设计

3.1 PLC程序设计

本系统有手动控制和制动控制两种控制方式，下位机软件控制流程图如图1所示。手动控制是直接控制任意一台电机的启动与变频输出，应用于特殊情况设备的控制或设备的调试中。……