Development of a weighting lysimeter system operated by a programmable logic controller (PLC)

Abstract

In this study; it is aimed to develop a weighting lysimeter system that can be controlled by PLC and tested on Maraş 18 type walnut crop in Kahramanmaras conditions. For this purpose, a lysimeter tank was formed using 3 mm thick stainless steel sheet. The lysimeter tank has a diameter of 113 cm and a deep of 130 cm and was placed on an electronic weighbridge that 1.5x1.5 m surface dimensions. The weighbridge has 5 tons capacity, 4 load sensors and RS 232 output. Two pluviometers were used to measure the amount of water entering the lysimeter tank by precipitation and the amount of water exiting of the tank through drainage. An outlet with a diameter of Ø 25 was placed under the lysimeter tank and the water exiting of the drainage was transferred to the pluviometer by a pipe of the same diameter. Water budget equality was used to determine the amount of daily evapotranspiration. Weighbridge, pluviometers and irrigation system were controlled by PLC. In this direction, lysimeter, precipitation measurement, drainage measurement and irrigation programs have been prepared by using CODESYS programming language and loaded to PLC. With weighting lysimeter system; the total amount of evapotranspiration of walnut crop was determined 261 mm and the amount of daily evapotranspiration between 1.25-3.5 mm day-1 during the June-October period of 2018.

Keywords

• CODESYS,Evapotranspiration,PLC,Weighting lysimeter

Programlanabilir lojik kontrolör (PLC) tarafından yönetilen bir tartılı lizimetre sisteminin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada; PLC tarafından kontrol edilebilen bir tartılı lizimetre sistemi geliştirilerek, Kahramanmaraş koşullarında Maraş 18 tipi ceviz bitkisi üzerinde test edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, öncelikle 3 mm kalınlıklı paslanmaz çelik sac kullanılarak bir lizimetre tankı oluşturulmuştur. Lizimetre tankı 113 cm çapında ve 130 cm derinliğinde olup, 1.5x1.5 m boyutlarındaki bir elektronik kantarın üzerine yerleştirilmiştir. Kantar 5 ton kapasiteli olup, 4 adet yük algılayıcısına ve RS 232 çıkışa sahiptir. Lizimetre tankına yağışla giren su miktarını ve drenaj yoluyla çıkan su miktarını ölçmek amacıyla iki adet plüviyometre kullanılmıştır. Lizimetre tankının altına Ø 25 çaplı bir çıkış koyularak, drenajla çıkan su aynı çaptaki bir boru ile plüviyometreye aktarılmıştır. Günlük evapotranspirasyon miktarının belirlenmesinde su bütçesi eşitliği kullanılmıştır. Sulama sistemi, kantar ve plüviyometreler PLC tarafından kontrol edilmiştir. Bu doğrultuda CODESYS programlama dili kullanılarak lizimetre, yağış ölçümü, drenaj ölçümü ve sulama programları hazırlanmış ve PLC’ye yüklenmiştir. Lizimetre sistemi kullanılarak; ceviz bitkisinin 2018 yılı Haziran-Ekim dönemi boyunca toplam evapotranspirasyon miktarının 261 mm olduğu, günlük evapotranspirasyon miktarının ise 1.25-3.5 mm gün-1 arasında değiştiği belirlenmiştir.

Keywords

• CODESYS,Evapotranspirasyon,PLC,Tartılı lizimetre

References

1. ABB (2017) Automation Builder 2.1-Basic. ABB Automation Products GmbH Eppelheimer Str. 8269123 Heidelberg, Germany.
2. Aboukhaled A, Alfaro A, Smith M (1982) Lysimeters. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 39, Rome.
3. Akın S (2016) Tekirdağ koşullarında ceviz ağaçlarının su tüketimlerinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.
4. Akpolat A (2011) Mikrometeorolojik ve lizimetre yöntemleriyle belirlenen buğday bitki su tüketimlerinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
5. Aydınşakir K, Baştuğ R, Büyüktaş D (2003) Antalya yöresinde çim kıyas bitki su tüketimini veren bazı ampirik eşitliklerin tarla ve lizimetre koşullarında kalibrasyonu. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 16(1): 107-119.
6. Aydınşakir K, Büyüktaş D (2014) Lizimetreler ve bitki su tüketimi çalışmalarında kullanımı. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü DERİM Dergisi 22(1): 49-58.
7. Benli B, Kodal S, İlbeyi AA, Üstün H (2006) Determination of evapotranspiration and basal crop coefficient of alfalfa with a weighing lysimeter. Agricultural Water Management 81: 358-370.
8. Doorenbos J, Pruitt WO (1977) Crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 24, Rome.

9. Gençoğlan C, Gençoğlan S, Usta S (2019) Controlling lysimeter and lysimeter units with a Programmable Logic Controller (PLC). In: International Asian Congress on Contemporary Sciences. Mecca, Saudi Arabia, pp. 180-188.
10. Hu Q, Ma Y, He J, Zhang Q, Hong M (2010) Effect of drip irrigation and micro-sprinkler irrigation on water consumption, yields and quality of walnut. Journal of Water Resources and Water Engineering 1: 0-20.
11. Kanber R (2006) Sulama. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ders Kitapları, Yayın No: A-52, Adana.
12. Nur A (2019) Çukurova koşullarında lizimetre yöntemiyle mısır bitki su tüketiminin ve bitki katsayılarının belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
13. TAGEM (2016) Türkiye’de Sulanan Bitkilerin Bitki Su Tüketimi Rehberi. T.C. Gıda, Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
14. Ünlü M, Kanber R, Kapur B (2010) Comparison of soybean evapotranspirations measured by weighing lysimeter and Bowen ratioenergy balance methods. African Journal of Biotechnology 9(30): 4700-4713.
15. Yıldız AM (2019) Çukurova koşullarında lizimetre, eddy kovaryans ve su bütçesi yöntemleri ile belirlenen buğday bitki su tüketimlerinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
16. Young MH, Wierenga PJ, Mancino CF (1996) Large weighing lysimeters for water use and deep percolation studies. Soil Science 161: 491-501.