基于PLC的水稻水肥一体化无线监控系统研究

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基于 PLC 的水稻水肥一体化无线监控系统研究

引言

“ ”当前，发展资源节约型、环境友好型农业在国际上是大势所趋。由于我国的水资源总量严重

不足，节水农业基础设施薄弱，水资源利用效率不高，从而成为我国粮食生产的主要制约因

素。水肥一体化技术因节水节肥，在作物生产上增产增效，同时在环境生态保护方面有着显着

的效益，很快成为农业生产领域关注的焦点。随着广大农民接受能力的逐步提高，大力推进水

肥一体化各项技术研究与创新已经成为必然趋势。

在水稻生产过程中，水和肥是制约水稻生长的重要因素，是形成水稻产量、提高质量的重要因

子。研究水肥间相互关系及其对水稻生长发育和产量的影响，对如何在水分受限制的条件下合

理使用水肥、提高水肥利用效率和水稻产量具有重要意义。为了改善传统的水稻灌溉施肥作业

效果，借鉴工业自动化、智能化的生产模式经验，以 PLC 为控制核心，利用 PLC 所具有的串

行通信和计算机的远程通信功能，实现了计算机对多台 PLC 控制装置的远程集中监控，从而

更好地对水稻的生长环境和水肥用量进行实时监控。

1 系统构成原理及其功能

所谓水肥一体化技术，就是先将肥料兑水进行溶解，再加入管道灌溉系统，在灌溉的同时将肥

料输送到作物根部，适时适量满足作物水肥需求的一种现代农业新技术。与传统模式相比，水

肥一体化实现了 6 个方面转变，即渠道输水向管道输水转变、浇地向浇庄稼转变、土壤施肥向

作物施肥转变、水肥分开向水肥一体转变、单一管理向综合管理转变、传统农业向现代农业转

变。

根据水稻灌溉和施肥的技术要求，设计了基于 PLC 的水肥一体化监控系统，如图 1 所示。

【图 1】

该系统可分为两个部分: 一是以 PLC 作为远程现场数据采集和控制终端，对水稻生长环境中的

土壤水分、水位、空气温湿度、光照强度和灌溉用水量等数据进行实时采集。同时，通过触摸

屏或上位机可以对 PLC 进行参数设置，经过逻辑判断后，可以实现手动或自动控制电动阀门

和泵等执行设备完成灌溉和施肥作业。二是上位机( PC) 通过无线数传模块与下位机( PLC) 实

时进行数据交换与处理，并根据水稻不同生育期内需水、需肥的技术要求，发送控制指令，远

程自动完成灌溉与施肥作业。

2 系统软件设计

整个监控系统软件设计包括 3 个部分: 下位用三菱 FX2N－32MR 系列PLC 作为主控制器，配

有FX2N－4AD 模拟量输入模块，主要完成格田模拟量数据采集和现场控制任务; 现场人机界

面触摸屏程序，利用触摸屏方便操作人员现场进行手动操作和参数设置; 上位机软件设计通过

RS485 通信方式，将 PLC 采集的数据进行处理，同时根据用户要求进行远程的实时监控作

用。

2 ．1 PLC 主程序设计

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摘要：

基于PLC的水稻水肥一体化无线监控系统研究引言“”当前，发展资源节约型、环境友好型农业在国际上是大势所趋。由于我国的水资源总量严重不足，节水农业基础设施薄弱，水资源利用效率不高，从而成为我国粮食生产的主要制约因素。水肥一体化技术因节水节肥，在作物生产上增产增效，同时在环境生态保护方面有着显着的效益，很快成为农业生产领域关注的焦点。随着广大农民接受能力的逐步提高，大力推进水肥一体化各项技术研究与创新已经成为必然趋势。在水稻生产过程中，水和肥是制约水稻生长的重要因素，是形成水稻产量、提高质量的重要因子。研究水肥间相互关系及其对水稻生长发育和产量的影响，对如何在水分受限制的条件下合理使用水肥、提高水...

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