基于PLC的施肥灌溉控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国经济与科技的快速发展，传统农业已经不再满足我国农业发展的需求了，传统农业正加快步伐向现代农业转化。传统农业的弊端在于只依照先辈的种植经验，不仅对水资源的利用率不高，浪费了水资源和土地资源，施肥量不均，而且效率低下，劳动强度大，自动化程度低^[1]。在现代农业生产中，合理灌溉、施肥的关键是控制灌溉水的量以及肥料的均匀度，这样既能保证农作物的充分的营养，也不至于让土壤含水量过多或者因空气湿度大引起作物发生各种霉病；以最佳的肥料配比进行施肥，在不浪费肥料、不污染土壤资源的情况下满足作物对肥料的需要。所以水肥一体自动化系统的研究对设施农业作物栽培实现节水节肥、改善作物品质、提高作物产量具有重要意义。

智能栽培技术在一些比较先进的国家，水肥一体化技术已经非常完善，可以在温室内对作物进行精准的自动化施肥灌溉，而这一技术在我国尚且处于研究和待开发阶段。目前，国内市场上的自动化灌溉设备基本上都是依赖从国外引进购买，但是其价格昂贵，操作复杂，并且国外的电压和我国市网电压不同，所以使用起来很不方便，农民们也不愿意去使用。国内现有的水肥一体化系统很单一，而各个地区的种植模式以及所需要的环境因素存在一定差异，不能够大面积推广使用。所以，当务之急是借鉴国外同类型的自动控制系统，自主研发适合我国国情的自动灌溉系统。

现阶段，有很多学者基于plc可编程控制器设计了水肥一体化自动控制装置，并进行了一系列深入研究,文献^[1]设计了基于plc-触摸屏的自动控制系统和液体肥精量施肥远程监控平台，包括多段变频调速控制系统，保证施肥泵的自调节、施肥数据的可靠与施肥系统的稳定；文献^[8]提出了利用欧姆龙sysmac c系列可编程控制器和组态王6.55监控软件设计了一套plc灌溉施肥控制系统，实现自动灌溉施肥和监控管理，上述充分证明了基于plc的灌溉施肥控制系统的可行性；文献^[9]介绍了一套上位机用

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

（1）水肥一体化自动控制系统，主要包括核心控制单元即plc技术和触摸屏技术、pc机一台、传感器模块等。

（2）完成的功能：传感器对农作物的数据进行精确地采集，采集的数据实时反馈给plc，用户可以通过触摸屏进行简单操作，实现对农作物状况的实时灌灌溉和监控；

3. 研究的方法与步骤

拟采用的研究方法：

本课题分为硬件设计和软件编程。主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真，采用plc可编程控制器和触摸屏，完成对数据的采集、分析与处理。

拟采用的具体步骤：

4. 参考文献

[1]单永超,张立新,王欢,杜婵婵,马燕,马霄,王文东. 基于plc的棉花膜下精量灌溉施肥控制系统设计[j]. 农机化研究,2022,44(10):172-175 180.

[2]晁阳,李培东,黄林刚. 基于plc的水肥一体化灌溉控制器设计[j]. 湖北农业科学,2021,60(06):115-118.

[3]郑辉. 基于plc的自动灌溉施肥监控系统设计[j]. 农机化研究,2021,43(03):81-86.

5. 计划与进度安排

（1）2024.2.22-2024.3.07 查阅资料，攥写开题报告；

（2）2024.3.07-2024.4.04 硬件功能分析，熟悉plc指令及组态软件；

（3）2024.4.04-2024.5.09 设计电路原理图、开发本设计的应用程序；