本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種施肥機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的施肥設(shè)備主要有三大類：壓差式、文丘里式和泵送式。壓差式施肥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但隨著施肥過程的進(jìn)行，肥液濃度會(huì)逐漸降低，施肥均勻性差，且施肥速度的調(diào)節(jié)需要人工調(diào)節(jié)閥門的開度，改變旁通管的流量來實(shí)現(xiàn)，施肥速度和肥液濃度難以精準(zhǔn)調(diào)控；文丘里施肥器可以實(shí)現(xiàn)按比例施肥，在施肥過程中可以保持恒定的肥液濃度，但施肥速度主要取決于產(chǎn)生負(fù)壓的大小，施肥過程中無法對(duì)肥液濃度和施肥速度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控；泵送施肥法可以保證肥液濃度恒定，但灌水施肥過程中需要有人看守，以防止混肥箱內(nèi)液位過低，水泵吸入空氣，影響運(yùn)行，且運(yùn)行過程中肥液濃度難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控?；谝陨蠁栴}，需要一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以對(duì)施肥器的肥液濃度、施肥量、施肥時(shí)間等進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，以提高施肥機(jī)自動(dòng)化程度。

由于全自動(dòng)比例注肥機(jī)為多路注肥通路并聯(lián)，目前常用的控制系統(tǒng)需要手動(dòng)或借助時(shí)間繼電器或時(shí)控開關(guān)，通過計(jì)算“時(shí)間段”控制電磁閥的通、斷來控制調(diào)整注肥速度及注肥量等，在調(diào)節(jié)周期內(nèi)難以對(duì)肥液濃度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，無法實(shí)現(xiàn)肥料的均衡成比例注入，不能滿足現(xiàn)代化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的要求，而且肥料液屬于高鹽弱酸性液體，對(duì)金屬具有較強(qiáng)的腐蝕性，長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)導(dǎo)致電磁閥動(dòng)作遲滯或失靈，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中施肥器施肥量、肥液濃度等難以精準(zhǔn)控制的問題，提供一種PLC(施肥機(jī))自動(dòng)控制系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)定的施肥程序和EC/pH值、流量、液位等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值，準(zhǔn)確適時(shí)地進(jìn)行水肥調(diào)控，改善現(xiàn)有施肥控制系統(tǒng)操作繁瑣，誤差大的缺點(diǎn)，提高施肥機(jī)控制精度和自動(dòng)化程度。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種施肥機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其應(yīng)用于具有多路并聯(lián)注肥通路的注肥機(jī)。注肥機(jī)包括設(shè)于各個(gè)注肥通路上的注肥泵，注肥通路與混肥箱聯(lián)通?？刂葡到y(tǒng)包括上位機(jī)及下位機(jī)，上位機(jī)與下位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信模塊進(jìn)行通信，下位機(jī)包括注肥機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊及注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊，注肥機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊用于采集流量、液位、EC和pH值，并將采集的流量、液位、EC和pH值等數(shù)據(jù)信息傳送至上位機(jī)，上位機(jī)用于根據(jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù)，通過注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊控制肥液濃度；注肥泵設(shè)有直流調(diào)速模塊，注肥通路上設(shè)有霍爾流量傳感器，注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊通過直流調(diào)速模塊調(diào)節(jié)注肥泵的轉(zhuǎn)速，用以控制注肥流量。

進(jìn)一步，注肥機(jī)還包括灌溉水泵及注水電磁閥，上位機(jī)還用于根據(jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù)，通過注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊調(diào)控灌溉水泵的灌溉流量及注水電磁閥注水流量。

進(jìn)一步，下位機(jī)還包括報(bào)警模塊，報(bào)警模塊用于根據(jù)肥液濃度預(yù)設(shè)閾值、混肥箱液位預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行報(bào)警。

進(jìn)一步，報(bào)警模塊包括燈光報(bào)警模塊，燈光報(bào)警模塊與報(bào)警指示燈連接，用于通過燈光閃爍進(jìn)行報(bào)警。

進(jìn)一步，報(bào)警模塊包括還包括語音報(bào)警模塊，語音報(bào)警模塊用于通過語音提示進(jìn)行報(bào)警。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是：保證了全周期均衡的施肥濃度，大幅度提高了施肥機(jī)的精度和自動(dòng)化程度。

附圖說明

圖1示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

下面結(jié)合具體實(shí)例和說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

參圖1至圖2所示，本實(shí)施例提供了一種施肥機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其應(yīng)用于具有多路并聯(lián)注肥通路的注肥機(jī)，注肥機(jī)包括設(shè)于各個(gè)注肥通路上的注肥泵23，注肥通路與混肥箱聯(lián)通?？刂葡到y(tǒng)包括上位機(jī)及下位機(jī)，上位機(jī)與下位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信模塊11進(jìn)行通信。下位機(jī)包括注肥機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊21及注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊22，注肥機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊21用于采集流量、液位、EC和pH值，并將采集的流量、液位、EC和pH值等數(shù)據(jù)信息傳送至上位機(jī)；上位機(jī)用于根據(jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù)，通過注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊22控制肥液濃度；注肥泵23設(shè)有直流調(diào)速模塊，注肥通路上設(shè)有霍爾流量傳感器，注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊22通過直流調(diào)速模塊調(diào)節(jié)注肥泵23的轉(zhuǎn)速，用以控制注肥流量。

本實(shí)施例提供的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)采集的EC/pH值、液位、流量的信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)控制命令對(duì)直流泵的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)流速?gòu)?-100％無極調(diào)速，保證灌溉施肥周期內(nèi)肥料能嚴(yán)格按照設(shè)定比例均勻混合，達(dá)到高端設(shè)施農(nóng)業(yè)對(duì)施肥的高標(biāo)準(zhǔn)要求。該P(yáng)LC自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以對(duì)流量、液位、EC/pH值等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)設(shè)定的施肥程序，通過對(duì)采集的模擬量信號(hào)進(jìn)行分析，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令，可適時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行水肥供給。通過PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多通路直流電動(dòng)注肥泵從0—100％無極調(diào)速。在調(diào)節(jié)周期內(nèi)，當(dāng)實(shí)測(cè)EC/pH值超過設(shè)定參數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，以確保各注肥通路按設(shè)定比例混合肥料，灌溉施肥均勻可達(dá)到98％以上。

在本實(shí)施例中，注肥機(jī)還包括灌溉水泵24及注水電磁閥25，上位機(jī)還用于根據(jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù)，通過注肥機(jī)數(shù)據(jù)輸出模塊22調(diào)控灌溉水泵24的灌溉流量及注水電磁閥25的注水流量。

在本實(shí)施例中，下位機(jī)還包括報(bào)警模塊，報(bào)警模塊用于根據(jù)肥液濃度預(yù)設(shè)閾值、混肥箱液位預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行報(bào)警。

在本實(shí)施例中，報(bào)警模塊包括燈光報(bào)警模塊，燈光報(bào)警模塊與報(bào)警指示燈26連接，用于通過燈光閃爍進(jìn)行報(bào)警。

在本實(shí)施例中，報(bào)警模塊還包括語音報(bào)警模塊，語音報(bào)警模塊用于通過語音提示進(jìn)行報(bào)警，如當(dāng)肥液濃度超過閾值時(shí)提示“肥液濃度超標(biāo)”，通過聲、光報(bào)警結(jié)合，可提高警示效果。

下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體說明：

本實(shí)施例提供的全自動(dòng)比例注肥機(jī)正常工作狀態(tài)下，當(dāng)混肥箱控制閥門打開后，從主管路引入水流，四路注肥通路(A～D)在直流電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)下泵送高濃度肥液，二者在混肥箱中進(jìn)行混合后，再經(jīng)主注肥泵送回主管路中。混肥箱中水量及各通路中的肥液流量等均可通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保持混肥箱中水量總體平衡，及各注肥通路分別按照設(shè)定值在灌溉施肥周期內(nèi)均勻穩(wěn)定的注入肥液，確保灌溉施肥質(zhì)量，提高水肥利用率。

本實(shí)施例提供的控制系統(tǒng)由上位機(jī)(上位機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)視、自動(dòng)控制單元)與下位機(jī)(下位數(shù)據(jù)反饋、自動(dòng)執(zhí)行單元)組成。上位機(jī)采用觸摸屏，通過用戶界面可以輸入控制指令、查詢系統(tǒng)信息等；下位機(jī)采用可編程邏輯控制器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)采集傳感器信號(hào)、輸出控制指令，控制設(shè)備的運(yùn)行等功能。本實(shí)施例采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和可編程邏輯控制技術(shù)通過對(duì)直流泵進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)肥液濃度、灌溉施肥量及灌溉施肥時(shí)間的控制，確保施肥機(jī)按設(shè)定的施肥程序自動(dòng)供給水肥。

控制系統(tǒng)中，下位機(jī)可以對(duì)流量、液位、EC/pH值等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)通過對(duì)采集到的模擬量分析，根據(jù)設(shè)定的施肥程序，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)電磁閥的啟閉的控制、直流泵的頻率調(diào)節(jié)及施肥機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，從而對(duì)施肥過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，EC/PH值是注肥泵流量調(diào)節(jié)的主要控制參數(shù)。管路上安裝的電導(dǎo)率儀和pH計(jì)測(cè)量的EC/PH值信息通過PLC的模擬量輸入模塊進(jìn)入下位機(jī)，通過下位機(jī)的處理，當(dāng)EC/pH值發(fā)生變化時(shí)，PLC控制系統(tǒng)可根據(jù)接收到的反饋信息，對(duì)直流泵的頻率作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，當(dāng)EC/pH值增大時(shí),直流泵頻率降低，注肥機(jī)流速減小，肥液濃度降低，反之亦然；當(dāng)EC值過大，pH值超出正常范圍(5.5～7.5)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出警報(bào)，防止肥液濃度過大，造成作物燒苗。

控制系統(tǒng)對(duì)流量調(diào)節(jié)過程，主要是通過安裝在管路上的霍爾流量傳感器采集流量信息，通過PLC的模擬量輸入模塊進(jìn)入下位機(jī)，通過下位機(jī)的處理，與程序設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，控制系統(tǒng)依據(jù)對(duì)比結(jié)果輸出直流調(diào)速信號(hào)到直流調(diào)速模塊，從而驅(qū)動(dòng)直流泵改變轉(zhuǎn)速，直至流量測(cè)量符合設(shè)定要求，該“測(cè)量—信號(hào)轉(zhuǎn)換—對(duì)比—調(diào)控—再測(cè)量”不斷循環(huán)，形成閉環(huán)控制回路。

控制系統(tǒng)還可通過對(duì)混肥箱液位的監(jiān)測(cè)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。液位傳感器采集到的液位信息經(jīng)PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊進(jìn)入下位機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后與設(shè)定值對(duì)比，當(dāng)實(shí)測(cè)液位值大于設(shè)定的最大液位值或小于最小液位值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出警報(bào)，同時(shí)減小(增大)進(jìn)水口閥門開度，進(jìn)水流量減小(增大)，混肥箱內(nèi)的EC/pH值發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)的注肥泵的頻率相應(yīng)減小(增大)，直至EC/pH值重新達(dá)到設(shè)定值。通過該控制系統(tǒng)可以有效避免液位過高，導(dǎo)致肥液溢出及液位過低，水泵吸入空氣，影響系統(tǒng)運(yùn)行。

本實(shí)用新型提供了一種施肥機(jī)控制系統(tǒng)，具有如下技術(shù)效果：

1、通過PLC信息采集模塊可以實(shí)時(shí)采集流量、液位、EC/pH值等數(shù)據(jù)信息，PLC控制系統(tǒng)通過信息對(duì)模擬量分析，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)注肥泵實(shí)現(xiàn)0—100％流速無級(jí)調(diào)整(直流無級(jí)調(diào)速)，保證了全周期均衡的施肥濃度，大幅度提高了施肥機(jī)的精度和自動(dòng)化程度。

2、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)通過采集的液位及EC/pH值信息，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混肥箱內(nèi)的液位及EC/pH值狀況，當(dāng)液位低于系統(tǒng)設(shè)置的低液位值或高于高液位值或EC/pH值異常時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并調(diào)整水泵的頻率，防止液位過低，導(dǎo)致水泵吸入空氣，影響系統(tǒng)運(yùn)行或肥液濃度過高，造成燒苗。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。