雷玲芝

（河南科技职业大学公共基础教学部，河南 周口 466000）

PLC 作为一种基于计算机技术的高级工业控制设备，被广泛应用于各种工业控制领域。随着科技的进步，PLC 技术已被逐渐应用于农业自动化生产中，极大地提升了农业生产设备的自动化水平，大幅改善了农业的生产效率和质量。与此同时，PLC 技术的应用也有效降低了人力、财力、物力等生产成本，显著提高了农业的经济效益，有力提升了农民的生活质量[1]。然而，实践证明，现阶段PLC 技术与农业机械电气自动控制之间的适配度有待提高，PLC技术的科技成果转化和创新产品有待强化，创新运用和推广范围也有待扩大。因此，针对该技术在农业生产设备电气自动控制中存在的主要问题，亟需展开针对性的研究。

1 PLC技术概述

1.1 基本概念

PLC 是一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载并在存储器内存储与运行[2]。基本结构主要由CPU 模块、电源模块、储存器、I/O 接口电路模块及扩展通信接口模块等组成。PLC 技术建立在自动化技术和计算机技术的基础之上，主要指以数字化技术作为基础，利用内部所存储的信息和指令来控制各种类型的执行装置完成一系列操作，从而有效实现对农业机械电气系统的自动化控制的一种技术。大多数以PLC 技术为基础的生产设备，其主要操作都是通过程序指令去进行的，这样的设定可以保证生产过程中的稳定性和精确性，从而提高产品的生产效率和质量。

1.2 特点及应用

在农业生产具体应用过程中，运用PLC 技术的产品因其稳定性好、抗干扰能力强、编程简易、维修简单和成本低等特性，大大提高了农业生产过程的适配水平，在农业机械电气自动控制领域中也获得了较为普遍的应用。

2 PLC 技术在农业生产设备电气自动控制中的应用情况

2.1 理论应用

1）基础控制系统。从基础控制开始，对农业机械的工作过程和控制模式进行全面分析，并将其与基础控制系统结合起来，制定出一套实用的电气自动化控制方案，实现不同设备系统的自动化控制。

2）集成控制系统。相对于基本控制系统而言，把PLC 控制系统集成在一个系统中，将PLC 技术与中心系统相结合，对整个电气设备进行集中管理与控制。集中控制结构具有操作简便、结构简单等优点，可大大提高生产效率，满足农业生产需求。

3）分散控制系统。利用PLC 技术在分散型设备上的优势，集中控制分散型设备，从而达到提高控制效果的目的。同时，电气系统中的电子设备众多，PLC 技术可实现电气系统与计算机技术的有机结合，以满足各种电子设备的互联互通。

4）逻辑开关应用。将PLC 技术与电气系统相结合，借助PLC 技术，实现对逻辑开关的自动化控制。当PLC 技术与机械、电子设备的相关附件结合在一起时，需要借鉴PLC 技术的应用程序来减少和控制电气设备中继电器的使用次数[3]。

5）故障排查功能。当使用PLC 技术时，可以通过设定工艺参数、编程等方式，实时监控设备的运行状态，最大化发挥其故障排查功能的作用，大大提高生产的安全可靠性，保证故障处理的有效性。

6）机械控制装置优化。将PLC 技术应用于机械控制，从而提高机械运行的安全性以及可靠性。PLC技术的运用主要体现在机械运行过程中，对机械运行的各个过程中出现的实际情况展开监测，可以及时地反馈出机械出现的一些问题，协助维护人员进行处理，可以使得机械运行更加可靠，有效提升机械设备控制的实际效果，提高机械运行效率，为农业生产安全提供一定保障。

2.2 实际应用

1）农业智能播种、施肥和收获技术。现阶段，PLC 技术已经被广泛应用于农业播种、施肥和收获等农事活动。在播种和施肥农事活动方面，PLC 技术主要应用在自动播种机和施肥机中，根据种子类型、播种间距或肥料的颗粒直径较好地设定作业速度，使得播种和施肥过程更加科学、合理、高效；在收割农事活动方面，PLC 技术主要应用在自动收割机和脱粒机中，根据农作物种类的不同，选择不同的收获管理模式。

2）农业智能栽培和监测技术。搭建PLC 技术及物联网控制智能生态系统，为农作物营造较为精准的、最佳的温、湿、气、光等生长环境参数，使种子发芽、生长的生理潜能得到最大程度的发挥。智能温棚控制原理图如图1 所示，通过传感器实时监测、采集农作物生长的相关环境参数信息（如温度、湿度、CO2浓度、光照强度等），将获得的参数转变为电信号后送入到PLC 的模拟量输入模块，再通过大数据平台实时分析参数信息输出开关量。不仅可以对异常情况进行预警、处理，PLC 控制系统还能够驱动喷淋系统、排风系统、温控系统、补光系统、CO2补充系统等执行装置，可以为农作物生长提供最佳的环境。

3）农业智能灌溉技术。智能灌溉系统控制原理图如图2 所示，通过传感器有效地检测和分析现场土壤水分含量，将所获得的相关参数传输到计算机系统，自动绘制出土壤含水量特性曲线。再结合往年种植经验数据，人工设置土壤含水量警戒红线。当所测含水量低于警戒红线时，PLC 控制系统启动灌溉机系统，向土壤进行灌溉，有效保证了土壤墒情，促进了农作物的良好生长。

图2 智能灌溉系统控制原理图

3 PLC 技术在农业机械及电气自动控制应用中的问题及对策

3.1 存在的问题

1）对PLC 技术的重视程度不够。部分科研人员对于“三农”问题不够熟悉，对农村经济的了解不足，造成很难掌握专业科技和农业发展的有效结合点，创新与后续研究意识欠缺[4]。另外，农村缺乏科学技术推广的土壤，很多农民受到传统观念的制约，导致很多农业机械自动化设备和先进技术难以顺利被推广应用。

2）研究投入亟待提高。对于PLC 技术的研发工作来说，资金投入和高端技术人才都起着举足轻重的作用。现阶段，很少有足够的专项经费投入到农业机械电气控制设备的研发中，导致研究工作缺乏连续性和发展性。高端技术人才更热衷于现代化工业控制领域，对PLC 等技术在农业机械电气自动控制方面的运用缺乏浓厚兴趣，在一定程度上限制了农业机械的智能化开发和发展。

3）PLC 技术研发与实际需求不同步。PLC 技术在农业机械设备中的应用，应充分考虑各地域的农业发展的实际需求，并为农业发展提供指导。PLC 技术研发应更具有针对性，不能过度强调技术先进性或自动化、高效率，导致PLC 技术的应用与农业发展需求的适配度较低。

3.2 应用对策

1）加大PLC 技术与农业机械电气自动化的融合力度[5]。在应用PLC 技术时，要注意对其进行优化与创新，使其具有系统化、简便易行的特点，从而提高农业机械电气自动化控制的可靠性与准确性。相关部门应提高对PLC 技术在农业生产机械电气自动化应用中的重视程度，并加大资金投入到PLC 技术的研发、创新、应用等环节，进而实现对PLC 技术应用效果的进一步优化与改进。

2）大力实施惠农扶持政策[6]。农业机械管理部门要准确把握和理解PLC 技术和农机推广的现实意义，结合本地实际，制定切实可行的推广策略，促进农机具、新机具的广泛推广应用。与此同时，相关部门还应制定惠农扶持政策，采用财政补贴新农机的方式，激起广大农民的购买热情，厚植PLC 技术在农业生产过程中的应用土壤，让乡土人才带领乡村振兴。

3）开展PLC 技术培训工作。针对专业技术人员和农民两类人群，定期开展相应的PLC 技术培训和学习活动。一方面，可以加强技术人员对PLC 自动化技术的学习与理解，提升专业素质水平，与当前技术发展的趋势和特点相适应[7-9]，不断地掌握新技术，更好地掌握PLC 技术与农业机械电气自动化控制的有效结合点[10-11]；另一方面，也可以通过多元化的PLC 技术普及活动（如讲座、农业示范基地现场学习等）使广大农民更加了解PLC 的运行原理，使他们享受到PLC 技术为农业生产所带来的便利性，进而为PLC 技术和现代农业机械之间的发展与合作提供更广阔的平台。

4）完善PLC 技术应用规范与标准。针对PLC 技术在农业生产中的实际应用情况，建立和完善一定的操作规范，并严格按照既定的规范与规划进行，以避免因人为操作失误而带来的安全隐患和生产损失。与此同时，相关技术人员与农民在实际使用的时候也应树立规范操作的意识，在运行与维护过程中合理应用新技术、新方法，以确保PLC 技术的稳定运行，进而提高PLC技术的应用效果[12]。

4 结束语

现阶段，虽然PLC 技术在农业生产中得到了有效运用，但其在应用过程中存在的诸多问题还有待解决和优化[13]。相关学者需要深入农村进行实地研究，提出建设性意见，保证PLC 技术与农业生产有效结合。与此同时，相关部门也要提升重视程度，加大资金投入力度[14]，在两类人群中定期开展技术培训，逐步建立PLC 技术应用规范与标准，进而使得PLC技术可以得到更好的推广，真正促进我国农业机械设备的自动化、智能化发展，更好地发挥其惠农、助农、便农、富农、强农的作用。