PLC在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

江蘇省徐州技師學(xué)院 姚亮

前言

中國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，要想將農(nóng)業(yè)發(fā)展起來(lái)，就必須要走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。在提倡科技強(qiáng)國(guó)的今天，運(yùn)用科技發(fā)展農(nóng)業(yè)是必然的趨勢(shì)，比較受關(guān)注的有溫室大棚的管理，全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)的管理等，還有就是自動(dòng)化的農(nóng)用工具，這些都是科技和農(nóng)業(yè)結(jié)合的成果。農(nóng)產(chǎn)品的成長(zhǎng)基本上是受環(huán)境的影響為主，運(yùn)用PLC技術(shù)可以更有效的調(diào)控環(huán)境，可以在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮巨大的作用。

1 PLC 的簡(jiǎn)單定義

PLC 叫做可編程控制器，它的功能和全自動(dòng)作業(yè)類似。PLC 的英文全稱是Programmable Controller，簡(jiǎn)稱 PC，但是為了不和電腦PC（Personal Computer）混淆，才簡(jiǎn)稱PLC。PLC 其實(shí)也算是計(jì)算機(jī)中的一種，例如工廠的流水線，很多工作都是比較機(jī)械的，比如產(chǎn)品封裝，在流水線上，把盒子封裝產(chǎn)品，用一種自動(dòng)控制封裝的機(jī)械動(dòng)作代替人工，其中機(jī)械的部分就是PLC。最開(kāi)始PLC 的出現(xiàn)就是為了工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。

PLC 有比較多的優(yōu)勢(shì)。首先PLC 是采用的是單片微型計(jì)算機(jī)，它的集成度高，對(duì)電路的保護(hù)也是到位的，可靠性高。其次是PLC 的運(yùn)用非常簡(jiǎn)單，比起JAVA、C 語(yǔ)言等，這個(gè)編程是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，非專業(yè)人士去編程也是可以的。然后PLC的使用比較靈活，就會(huì)小朋友玩的積木一樣，用一樣的組件，數(shù)量不同或者相同，都是可以搭建不同的形狀。作為使用 PLC的用戶，就可以根據(jù)不同的組件，去實(shí)現(xiàn)不用不同的功能。還有，與計(jì)算機(jī)相比，PLC 的輸入輸出的所能交流的信號(hào)更多，而且安裝和擺放都是更加簡(jiǎn)單和方便。最后PLC 和繼電器控制比，運(yùn)行速度要快很多。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在機(jī)械上安裝了軟件去控制機(jī)械，利用信息去物理控制機(jī)械。

PLC 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，主要是進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制、模擬量閉環(huán)、數(shù)字量控制和數(shù)字采集監(jiān)控。這些應(yīng)用都可以運(yùn)用到各行各業(yè)中。除了在工業(yè)中比較常見(jiàn)外，積極的在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中引用，也是很有必要的。

2 PLC 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

通過(guò)查閱相關(guān)資料，結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，筆者以PLC 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的溫室環(huán)境系統(tǒng)應(yīng)用和農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用為例，闡述PLC 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：

2.1 PLC 在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的溫室環(huán)境系統(tǒng)應(yīng)用

與國(guó)外相比，像是日本、荷蘭、美國(guó)這些國(guó)家，我們國(guó)家的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的溫室技術(shù)是比較落后的。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)就一直在大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，較大程度的減少了蔬菜季節(jié)性短缺的問(wèn)題。而且在有些方面，可以說(shuō)是趕超了，比如說(shuō)中國(guó)特有的利用太陽(yáng)光熱資源的日光溫室。不過(guò)玻璃溫室以及鋼管塑料大棚這些符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝配式的溫室在實(shí)際的栽培中僅占到很少的比例，有人們用竹木自行修建大小棚由于造價(jià)低廉在農(nóng)村得到了大范圍的應(yīng)用，但由于修建簡(jiǎn)陋只具備簡(jiǎn)單的保溫能力，根本起不到調(diào)控水氣養(yǎng)分溫濕度的作用，在抵抗自然環(huán)境的能力上表現(xiàn)的極差。即便那些符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝配式的玻璃溫室和塑料大棚有的也缺乏配套的儀器和相應(yīng)的調(diào)控設(shè)備，僅僅依靠單因子和經(jīng)驗(yàn)定性調(diào)控，所以，我國(guó)在智能溫室控制系統(tǒng)的智能化程度上表現(xiàn)的非常低。隨著溫室面積的不斷增加，人們?cè)絹?lái)越重視國(guó)產(chǎn)化的溫室建造，但在構(gòu)成自能化的系統(tǒng)上我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家相比在計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及內(nèi)部的配套設(shè)備等還有一大截距離，這是我國(guó)在發(fā)展智能溫室系統(tǒng)的道路上要面對(duì)的主要問(wèn)題。

在實(shí)際農(nóng)業(yè)種植中，為了實(shí)現(xiàn)溫室的自動(dòng)化生產(chǎn)管理，有必要分析作物的生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合作物的生長(zhǎng)和發(fā)育的規(guī)則，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境條件，從而達(dá)到培養(yǎng)高質(zhì)量的目的——高產(chǎn)、高效的作物。溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的硬件部分主要由PLC 和各種傳感器來(lái)完成溫室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照和其他室內(nèi)參數(shù)測(cè)試，然后控制器對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)氣候滿足植物生長(zhǎng)的需要。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，而且穩(wěn)定實(shí)用，并具有良好的配置監(jiān)控界面，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。同時(shí)為了更加適用緊急情況，可以將控制系統(tǒng)設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式。自動(dòng)模式是指PLC 自動(dòng)控制模式，手動(dòng)模式則是出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，通過(guò)手動(dòng)控制對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作[1]。

2.2 PLC 在農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用

現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了電子、計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)合，越來(lái)越多的農(nóng)業(yè)機(jī)械開(kāi)始使用PLC 對(duì)功能部件進(jìn)行精確控制，以提高播種、施肥、灌溉、應(yīng)用等操作的質(zhì)量。

PLC 在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用有很多，比如在噴桿式噴霧機(jī)上的應(yīng)用。普通噴霧桿式噴霧器的噴霧流量基本是固定的或者人為調(diào)整的，容易造成農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染。智能?chē)婌F桿霧化器智能控制系統(tǒng)由PLC、流量傳感器、速度傳感器、電動(dòng)流量控制閥和電磁閥組成。PLC 采集當(dāng)前的數(shù)據(jù)，去計(jì)算當(dāng)前情況最適用的量，在不影響操作的速度上改變用量。智能霧化器配有三個(gè)噴頭，適用于不同的流量范圍，可以提高農(nóng)藥的利用率，在保證蟲(chóng)害防治效果的前提下，減少農(nóng)藥的用量，減少環(huán)境的污染以及在農(nóng)作物上的農(nóng)藥殘留[2]。

還有就是智能水肥機(jī)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)農(nóng)作物的灌溉和施肥是一件費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)心機(jī)的事。需要大量的時(shí)間及人力，還需要根據(jù)土壤和作物的因素，去預(yù)計(jì)性的施肥和澆水。比如種植蒜苗和種植白菜所需的水量和肥量不一樣。智能水肥一體機(jī)是根據(jù)作物需求，按比例和時(shí)間將作物生長(zhǎng)所需的水分和各種營(yíng)養(yǎng)元素輸送到作物根系的一種灌肥一體機(jī)。它可以測(cè)量水溶液電導(dǎo)率，通過(guò)不同的肥料泵，智能的向水中按照比例注入各種營(yíng)養(yǎng)元素的水溶性肥料。它能夠?qū)⑥r(nóng)作物的灌溉達(dá)到作物根的最佳濃度和比例。智能水肥一體化機(jī)省力、節(jié)水、節(jié)肥，使作物生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、品質(zhì)好[3]。

PLC 在設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械中同樣可以應(yīng)用。設(shè)施農(nóng)業(yè)有效提高了土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保障了農(nóng)產(chǎn)品的有效供給。這個(gè)最好的代表就是溫室環(huán)境系統(tǒng)了。PLC 智能控制系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，為動(dòng)植物提供了理想的生長(zhǎng)環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了控制精度，避免了人為事故的發(fā)生。除上面寫(xiě)的應(yīng)用外，PLC 控制還廣泛應(yīng)用于嫁接機(jī)器人、盤(pán)孔播種機(jī)、谷物干燥機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制。相信隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化、機(jī)電一體化發(fā)展，PLC 控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC 是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，它會(huì)影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量。本文詳細(xì)分析了PLC 技術(shù)，闡述了PLC 技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用和未來(lái)的發(fā)展方向。PLC 技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)合的越多，就會(huì)極大的提高的農(nóng)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。科技的進(jìn)步，會(huì)使得現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展更加簡(jiǎn)單，也就需要我們更加努力。希望以上闡述能為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供一定的幫助。