一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统，变频系统包括：管网压力控制点、远传压力表、变频器、可编程控制器、与变频器连接，用于控制水泵转速的控制电路、压力转换电路；与可编程控制器信号连接的可编程时控开关。本实用新型专利技术采用变频调速分级恒压供水控制系统，轮灌组可根据灌溉田块大小和地形并根据灌溉分区预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换，并且可以将灌溉系统划分成若干个灌溉分区，使规划设计更加灵活，实现分区分级恒压自动供水灌溉，并能保证灌水均匀度和灌水质量要求,运行管理也更方便。

Automatic control system of variable frequency speed regulation and classified subarea constant pressure irrigation

The utility model relates to an automatic control system for variable speed constant irrigation zoning, frequency conversion system comprises a network pressure control point, transmission pressure gauge, inverter, programmable controllers are connected, and the inverter control circuit for pressure control, pump speed conversion circuit; and the programmable controller signal connection control switch. The utility model adopts VVVF grading control system of constant pressure water supply, irrigation group according to irrigation field size and terrain according to irrigation zoning pre-set pressure control value automatic pressure level switch, and can be divided into several irrigation system Irrigation District, the planning and design more flexible, to achieve automatic constant pressure water supply irrigation area classification. And can guarantee the irrigation uniformity and irrigation quality requirements, operation management is also more convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统
本技术属于节水灌溉
，尤其涉及一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统。
技术介绍
目前，喷微灌(喷灌和微灌)是目前世界上应用最广泛的节水灌溉工程技术之一，具有节水、增产、节地、适应性强等优点，并向着低能耗、精准灌溉、自动化控制、多目标利用等方向发展。据统计截止2014年底，我国节水灌溉工程总面积为2901.9万hm2，其中喷微灌面积为784.4万hm2，占总节水灌溉工程面积的27％。灌水均匀度是喷微灌工程设计中衡量灌水质量的一个重要参数，对灌溉作物增产及节水效果具有重要的影响。利用机电泵加压条件下的管道式喷微灌系统，当管网布置及灌水器确定后，管网系统的压力变化是影响灌水均匀度的关键因素。但是，水泵电机通常是利用工频电源(50Hz)作恒速运转，水泵的运行特性不能适应田间管网流量和压力的变化，当控制灌溉面积较大或地形高差变化较大时，采用调压罐、调压阀等传统的控制调节措施均有一定的局限性，很难满足灌水均匀度的要求。因而有必要进行变频调速分级恒压灌溉自动控制系统的研究。变频调速技术是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，在电机调速控制方面以得到广泛应用。BHanson等(1996)和Charles等(2008)进行了利用变频器调节水泵电机转速来改变输出流量和压力的研究，刘等(2009)进行了PLC及变频调速恒压喷灌技术的研究,李等(2015)提出了一种基于PLC的微灌变频控制系统的设计方法。但是，针对灌溉面积较大或地形坡度较大的喷微灌系统，使用一个恒定的管网压力也不能满足整块田地的灌水均匀度要求，如何根据灌溉分区进行分级恒压灌溉仍须进一步研究。综上所述，目前的灌溉控制系统不能通过变频调速技术和自动化技术相结合，不能根据灌溉分区预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换，实现分区分级恒压自动供水灌溉，以满足灌水均匀度要求和提高喷微灌系统的灌水质量。
技术实现思路
本技术为解决目前的管道灌溉控制系统不能通过变频调速技术实现分区分级恒压灌溉，不能根据灌溉分区预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换，实现分区分级恒压自动供水灌溉，以满足灌水均匀度要求和提高喷微灌系统的灌水质量的问题而提供一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统包括：与远传压力表连接，用于获取不同灌溉分区的灌溉压力信息的管网压力控制点；与变频器信号连接，用于检测管网压力控制点的压力，并转换成电信号，反馈给变频器的远传压力表；与可编程控制器信号连接，通过内含的PID控制器将远传压力表反馈的压力信号与灌溉分区给定压力信号相比较，经调节后得到频率给定信号，控制水泵的转速和流量，实现管网压力控制点管网流量变化时，控制点的压力恒定不变的变频器；与变频器连接，用于接收变频器的PID控制器将不同压力等级的压力上下限控制信息，按照设定的灌溉分区和压力等级要求进行自动控制供水灌溉的可编程控制器；与变频器连接，用于控制水泵转速的控制电路；与可编程控制器信号连接，用于按照设定的灌溉分区和压力等级要求，自动进行压力等级切换的压力转换电路；与可编程控制器信号连接的可编程时控开关。进一步，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统还包括：与可编程控制器信号连接，同时与水泵连接，用于控制水流量的电磁阀系统；所述水泵为一台或多台；所述电磁阀系统设置有并联的多个电磁阀。进一步，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统还包括：与可编程控制器信号连接，同时与控制电路连接，用于调节水泵手动/自动运行状态的手动/自动转换电路。本技术的另一目的在于提供一种利用上述的变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统的果树滴灌控制系统。本技术的另一目的在于提供一种利用上述的变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统的小麦田喷灌控制系统。本技术具有的优点和积极效果是：传统的喷微灌工程中，一般轮灌组是按照水泵额定流量的大小进行划分，当灌溉面积较大或地形高差变化较大时，很难满足灌溉均匀度的要求。本技术采用变频调速分级恒压供水控制系统，轮灌组可根据灌溉田块大小和地形并根据灌溉分区预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换，并且可以将灌溉系统划分成若干个灌溉分区，使规划设计更加灵活，实现分区分级恒压自动供水灌溉，并能保证灌水均匀度和灌水质量要求,运行管理也更方便。附图说明图1是本技术实施例提供的变频调速分级恒压灌溉自动控制系统示意图；图中：1、管网压力控制点；2、远传压力表；3、变频器；4、可编程控制器；5、控制电路；6、压力转换电路；7、可编程时控开关；8、电磁阀；9、手动/自动转换电路；10、水泵。图2是本技术实施例提供的水泵变频调速运行时的流量Q与扬程H的关系曲线图。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合图对本技术的结构作详细的描述。如图1所示，本技术实施例提供的变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统，包括：与远传压力表连接，用于获取不同灌溉分区的灌溉压力信息的管网压力控制点1；与变频器信号连接，用于检测管网压力控制点的压力，并转换成电信号，反馈给变频器的远传压力表2；与可编程控制器信号连接，通过内含的PID控制器将远传压力表反馈的压力信号与灌溉分区给定压力信号相比较，经调节后得到频率给定信号，控制水泵10的转速和流量，实现管网压力控制点管网流量变化时，控制点的压力恒定不变的变频器3；与变频器连接，用于接收变频器的PID控制器将不同压力等级的压力上下限控制信息，按照设定的灌溉分区和压力等级要求进行自动控制供水灌溉的可编程控制器4；与变频器连接，用于控制水泵转速的控制电路5；与可编程控制器信号连接，用于按照设定的灌溉分区和压力等级要求，自动进行压力等级切换的压力转换电路6；与可编程控制器信号连接的可编程时控开关7。进一步，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统还包括：与可编程控制器信号连接，同时与水泵连接，用于控制水流量的电磁阀系统；所述水泵为一台或多台；所述电磁阀系统设置有并联的多个电磁阀8。进一步，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统还包括：与可编程控制器信号连接，同时与控制电路连接，用于调节水泵手动/自动运行状态的手动/自动转换电路9。下面结合工作原理对本技术的结构作进一步的描述。1、本技术的变频调速恒压控制原理为：变频调速恒压供水是通过变频器调节水泵电机转速来实现恒压供水的，其恒压控制原理是由水泵特性决定的。图2为水泵变频调速运行时的流量Q与扬程H的关系曲线图，N1、N2…是不同转速n1、n2…下的流量Q与扬程H的特性曲线。由图2可知，如果在n1转速下，通过控制阀门等调节措施将流量从Q1减小到Q2，压力将沿N1曲线由A点升高到B点，可以看出，在减少流量的同时提高了压力(H2-H1)。如果利用变频器调节水泵转速，当转速由n1减少到n2，流量就从Q1减小到Q2，而压力恒定不变。这种特性表明，在一定范围内，利用变频调速技术改变水泵电机转速来调节出水流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统，其特征在于，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统包括：与远传压力表连接，用于获取不同灌溉分区的灌溉压力信息的管网压力控制点；与变频器信号连接，用于检测管网压力控制点的压力，并转换成电信号，反馈给变频器的远传压力表；与可编程控制器信号连接，通过内含的PID控制器将远传压力表反馈的压力信号与灌溉分区给定压力信号相比较，经调节后得到频率给定信号，控制水泵的转速和流量，实现管网压力控制点管网流量变化时，控制点的压力恒定不变的变频器；与变频器连接，用于接收变频器的PID控制器将不同压力等级的压力上下限控制信息，按照设定的灌溉分区和压力等级要求进行自动控制供水灌溉的可编程控制器；与变频器连接，用于控制水泵转速的控制电路；与可编程控制器信号连接，用于按照设定的灌溉分区和压力等级要求，自动进行压力等级切换的压力转换电路；与可编程控制器信号连接的可编程时控开关，用于实现手动/自动/关机功能，并进行切换；自动功能可以实现各分区按照设定压力等级进行灌溉。

【技术特征摘要】
1.一种变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统，其特征在于，所述变频调速分级分区恒压灌溉自动控制系统包括：与远传压力表连接，用于获取不同灌溉分区的灌溉压力信息的管网压力控制点；与变频器信号连接，用于检测管网压力控制点的压力，并转换成电信号，反馈给变频器的远传压力表；与可编程控制器信号连接，通过内含的PID控制器将远传压力表反馈的压力信号与灌溉分区给定压力信号相比较，经调节后得到频率给定信号，控制水泵的转速和流量，实现管网压力控制点管网流量变化时，控制点的压力恒定不变的变频器；与变频器连接，用于接收变频器的PID控制器将不同压力等级的压力上下限控制信息，按照设定的灌溉分区和压力等级要求进行自动控制供水灌溉的可编程控制器；与变频器连接，用于控制水泵转速的控制电路；与可编程控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：何武全，蔡明科，李刚，翟东汉，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61