专利名称：复混肥生产控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复混肥生产控制系统，特别是一种能有针对性地为用户提供复混
肥的自动化复混肥生产控制系统。
背景技术：
化肥是农业领域重要的生产资料，我国每年都会有大量的化肥生产和进口，化肥 生产和运输每年都要消耗大量的能源和运输资源，农业领域为了追求更高的作物产量，每 年都要增加化肥的使用量。 现有的掺混复混肥一般是将两种或两种以上的原料化肥，以固定比例通过物理方 法混合而制成，其原料化肥主要包括含有氮、磷、钾等有效成分的单质肥，也包括磷铵等复 合肥。制造过程一般是通过人力将50公斤包装的原料化肥经解袋、计量后，以预定比例投 放入混合机搅拌混合，再根据包装规格计量包装而制得成品，整个过程除了搅拌工序以外， 基本都只能由人工完成。这样的生产方法技术含量低容易掌握，生产设备也具有操作简单 的优点。 但是，由于大部分工序如解袋、搬运、计量、投料等都由人力完成，工人劳动量大， 生产成本很高；而且由于这样的生产过程只能在复混肥厂集中进行，以致复混肥的品种单 一，其有效成分及包装规格等都是生产前固定的，既不能根据用肥土地的土质调整有效成 分比例，也无法根据农民的实际用肥量调整包装大小，因此产品的个性化不足，难以满足不 同地区、地块、不同作物及不同目标产量等对复混肥的不同需求，肥料利用率低下，不仅增 加农民负担，还可能导致土地污染、农产品品质差等诸多问题。 有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的复混肥生产控制系统。
发明内容
本发明提供了一种能有针对性地为用户提供复混肥的自动化复混肥生产控制系 统。 —种复混肥生产控制系统，其包括操作屏、可编程控制器、通讯单元、计量单元执 行机构，所述操作屏用于输入需求数据，所述可编程控制器根据操作屏输入的数据计算复 混肥配方，并按配方控制通讯单元、计量单元和执行机构的作动，通讯单元负责系统内外的 各单元和设备之间的通讯连接和数据传送，计量单元用于感应复混肥原料的重量信号并传 递给可编程控制器，可编程控制器根据接收到的重量信号控制执行机构进行复混肥的配 制。 所述执行机构包括执行机构和执行机构，所述执行机构包括移动计量斗和搅拌电 机，移动计量斗在可编程控制器的控制下移动接料，搅拌电机在可编程控制器的控制下将 原料搅拌成复混肥。 所述执行机构包括电磁阀和气缸，用于在可编程控制器的控制下开闭原料的下料 门。
所述执行机构还用于将移动计量斗中的原料化肥转移到提升斗，所述执行机构还
包括将提升斗提升至搅拌机的提升电机。 所述执行机构还用于成品复混肥的出料和包装。 所述复混肥生产控制系统还包括用于感应移动计量斗位置的感应开关。
所述感应开关是光电开关或接近开关或行程开关。 所述计量单元包括称重模块和称重传感器，称重模块分别用于计量移动计量斗中
原料的重量，称重传感器用于将原料重量传递给可编程控制器。 所述复混肥生产控制系统还包括用于打印生产数据的打印机。 由于本发明生产控制系统内部固化了专家提供的上百种农作物生长数据，同时也 输入了当地不同区域的土壤数据，农民购买肥料的时候只需在操作面板上选择作物品种和 种植区域，可编程控制系统就可以自动计算出合适的配方，并控制设备完成配料过程，生产 出农民需要的适合作物和土壤结构的复混肥，如同农业专家专门为农民提供测土和配方施 肥方面的技术指导，因此对农作物和土壤具有很强的针对性，有利于提高肥料利用率。另 外，自动化生产能够节省大量的人力，不仅提高了复混肥生产效率，而且大幅降低了生产成 本。
图1为本发明复混肥生产控制系统的硬件架构图。 图2为本发明复混肥生产控制系统的可编程控制器的功能单元图。 图3为本发明复混肥生产控制系统的流程图。
具体实施例方式
为了便于理解，首先对本发明涉及的术语说明如下 可编程控制器是指一种可以通过软件编写控制程序，并能下载到控制器内存的
一种设备，其是通过专用芯片和电路制作的电子设备。
传感器一种可以将重量信号变成成比例电信号的装置。 操作屏一种可以输入和显示数据的电子装置，其可以是按键式或触摸式的液晶 屏，也可以是数码管显示屏。 请参阅图1 ，为本发明复混肥生产控制系统的硬件架构图，本发明复混肥控制系统 相关的硬件包括操作屏1、可编程控制器2、通讯单元3、打印机4、计量单元5、感应开关6、 执行机构7和8，其中根据实际需要，执行机构7和8可以分别为电动执行机构或气动执行 机构。 其中，操作屏1用于输入作物、土壤数据、肥料品种、生产数据等相关数据并将数 据发送到可编程控制器2。可编程控制器2主要起运算控制作用，如根据接收到的操作屏1 传输的数据分析、计算复混肥配方，并控制设备完成复混肥的配制可编程控制器2接收来 自计量单元5和感应开关6传递过来的重量信号位置信号，并以此作为计量和控制的依据 来控制执行机构7、8作动，以完成复混肥的配制。通讯单元3主要负责系统内外的通讯连 接及生产和设备的数据传送。打印机4用于在生产完成后根据需要打印生产数据和客户数 据，如客户小票、生产统计数据等。计量单元5包括称重模块50和称重传感器51，主要作
4用是将重量信号传递到可编程控制器2内部；其可以使用专用的数字传感器用通讯方式将 信号传递到可编程控制器，也可以使用配套可编程控制器使用的专用称重模块。感应开关 6主要用于感应移动计量斗71的位置，其可以是光电开关或者是接近开关或者是行程开关 等。执行机构7包括移动计量斗71、搅拌电机73、提升电机72三部分，其主要作用是在可 编程控制器的控制下，执行移动、提升、搅拌等工作。执行机构8包括电磁阀81、汽缸82、下 料门83、卸料门84、夹袋口 85，其主要作用是执行控制信号，打开或关闭下料门83。
请参阅图2，为本发明复混肥生产控制系统的可编程控制器的功能单元图。可编程 控制器2是控制系统的最主要部分，其内部包括15个功能单元，这些功能单元的名称和功 能分别介绍如下 农作物特征数据存储单元21，用于存储农作物的生长特征数据和不同阶段对化肥 的需求数据； 地域土壤数据存储单元22，用于存储不同地区或用户的土壤数据；
配方计算单元23，根据操作屏1输入的农作物品种和土壤数据，调用农作物特征 数据存储单元21和土壤数据存储单元22中的数据计算适合相应农作物所需要的氮、磷、 钾、有机质等养分的数量； 配方分析单元24，分析配方计算单元计算出来的配方在是否存在错误，有无出现
负数，总百分比加起来是否等于100%，所计算配方养分含量是否达到要求等； 配方存储单元25，用于存储经配方分析单元24分析通过的配方； 生产指令可行性分析单元26，用来分析配方计算单元23计算出来的经配方分析
单元分析不存在错误后的配方，用相关设备参数是否能够生产出来，占百分比过于小和下
料总量过小的配方将由于设备限制将无法生产出来； 配料控制单元27，将经生产可行性分析单元26分析通过的配方数据进行分解和 分配，变成机械设备运行的控制参数，并根据相关参数来控制所有机械运动部件的动作；
计量斗移动控制单元28，用于检测移动计量斗71现在所处位置，并比较现处位置 和设定位置是否相符合，如符合将信号传递给配料控制单元，以作为下料参考信号，如不符 合将调用自身程序，计算正反转指令并驱动电机移动计量斗71达到设定位置，如果计量斗 71移动过度或不足，计量斗移动控制单元将自动检测并调整电机正反转，最终使计量斗71 移动到准确的设定位置； 搅拌包装控制单元29，用于接受搅拌电机73加料信号并控制肥料的搅拌时间及 搅拌电机73起停、搅拌电机卸料门84的开闭、包装成品复混肥的夹袋口 85的夹紧或松开 状态等； 生产数据统计单元210，用于统计生产过程中所产生的数据(如总产量等)、每种 原料下料量、下料误差等数据； 生产数据存储单元211，用于存储生产数据统计单元所产生的数据； 生产数据传送单元212，用于将生产数据统计单元所产生的数据按照一定的数据
格式和一定的触发条件自动尝试传递所指定的数据； 远程通讯单元213，用于提供和其他设备的通讯接口程序及连接计算机等设备；
秤标定单元214，用于标定配料秤显示数值及其准确性； 打印单元215，用于组织所要打印数据及其格式并驱动打印机打印所需要的数据。
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请参阅图3，为本发明复混肥生产控制方法的流程图，其包括以下步骤 开始之后，首先是通过操作屏1输入需求数据，此步骤可以分为两种情况第一种
情况是输入作物种类(步骤301)，之后输入种植区域或土壤数据(步骤303);第二种情况
是输入肥料种类(步骤302)，之后输入氮N、磷P、钾K、有机质A等数据(步骤304)。在其
他实施方式中，步骤301和步骤303的顺序可以互换或合成一步进行；也可以输入其他的需
求数据，只要计算单元能够根据这些数据计算出所需配制的复混肥配方即可。 输入需求数据之后的步骤是确定配方，此步骤包括以下详细步骤首先是配方计
算单元23根据需求数据，调用农作物特征数据存储单元21和土壤数据存储单元22中的数
据计算复混肥配方(步骤305)，配方分析单元24分析配方是否存在错误(步骤306)，并分
析配方是否可行(步骤308)，如果判断结果是配方不可行，则进行步骤307后结束流程；如
果判断结果是配方可行，则存储并显示合适配方(步骤309)。 确定配方之后的步骤是复混肥配制步骤，此步骤又包括可行性分析步骤、接料步 骤、原料搅拌步骤及其他后续步骤。以下将详细说明这些步骤 首先是可行性分析步骤在进行完步骤309之后，则要求操作者选择是否按配方 生产(步骤311)，如果操作者认为配方不合适，可以选择否，程序即转入退出或等待(步骤 310)，如果操作者认为配方合适，希望按此配方进行配制，则选择是，并输入生产数量(步 骤312)。然后选择是否开机(步骤314)，如果不希望马上生产，选择"否"后进入步骤313， 如果选择"是"，生产指令可行性分析单元26即对配方和生产数量进行可行性分析(步骤 315)，并根据分析结果判断是否可行(步骤316)，如果判断的结果为"否"，则进入步骤317， 如果判断结果为"是"，则进入接料步骤。 接料步骤首先是配料控制单元27分配生产数据(步骤318)，然后计量斗移动 控制单元28首先移动计量斗71 (步骤319)，并判断计量斗71是否移动到指定位置(步骤 320)，如果判断结果为"否"，则返回步骤319，如果判断结果为"是"，则开始下料并统计数据 (步骤321)，判断下料的重量是否到达设定值(步骤322)，所述设定值是指根据配方和生产 数量计算出的各种原料需要量，如果判断结果为"否"，则继续下料或进行自动补偿(步骤 323)，然后返回步骤321 ;如果判断结果为"是"，则判断下料是否超过设定值(步骤324)， 如果判断结果为"否"，则进入步骤326 ;如果步骤324的判断结果为"是"，则停止下料并报 警(步骤325)，然后由操作者选择报警确认或解除(步骤327)，如果操作者选择报警解除， 则进入步骤326，如果操作者选择报警确认，则继续维持步骤325的停止且报警状态。步骤 326是判断计量斗71所在位置是否最后位置，即判断是否已经接完所有所需原料或计量斗 达到设定值，如果判断结果为"否"，则返回步骤319，如果判断结果为"是"，则配料完成(步 骤328)，进入原料搅拌步骤。 原料搅拌步骤首先将计量斗71中的原料转移至提升斗(步骤329)，之后由提升 斗将原料送入搅拌机73内，并由搅拌包装控制单元29控制搅拌电机73对原料进行搅拌混 合(步骤330)，并进行出料包装(步骤332)，然后可以根据需要进行其他后续步骤。在进 行步骤330的同时，还要进行步骤331，即由生产数据统计单元210判断所得原料是否足够 完成生产量，如果判断结果为"是"，则进行其他后续步骤，如果判断结果为"否"，则需要返 回步骤318，继续进行接料步骤。 其他后续步骤当步骤331的判断结果为"是"时，生产数据存储单元211进行生产数据存储(步骤333)，之后生产数据传送单元212通过远程通讯单元213进行生产数据传 送(步骤334)，打印单元215根据接收到的生产数据和包装完成信号打印清单(步骤335)， 从而结束生产流程。 由于本发明生产控制系统内部固化了专家提供的上百种农作物生长数据，同时也 输入了当地不同区域的土壤数据，农民购买肥料的时候只需在操作面板上选择作物品种和 种植区域，可编程控制系统就可以自动计算出合适的配方，并控制设备完成配料过程，生产 出农民需要的适合作物和土壤结构的复混肥，如同农业专家专门为农民提供测土和配方施 肥方面的技术指导，因此对农作物和土壤具有很强的针对性，有利于提高肥料利用率。另 外，自动化生产能够节省大量的人力，不仅提高了复混肥生产效率，而且大幅降低了生产成 本。 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的 一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用 了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
一种复混肥生产控制系统，其特征在于所述复混肥生产控制系统包括操作屏、可编程控制器、通讯单元、计量单元、执行机构，所述操作屏用于输入需求数据，所述可编程控制器根据操作屏输入的数据计算复混肥配方，并按配方控制通讯单元、计量单元和执行机构的动作，通讯单元负责系统内外的各单元和设备之间的通讯连接和数据传送，计量单元用于感应复混肥原料的重量信号并传递给可编程控制器，可编程控制器根据接收到的重量信号控制执行机构进行复混肥的配制。
2. 根据权利要求1所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述执行机构包括移动 计量斗、提升电机、搅拌电机，移动计量斗在可编程控制器的控制下移动接料并计量重量， 搅拌电机在可编程控制器的控制下将原料搅拌成复混肥。
3. 根据权利要求1所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述执行机构包括电磁 阀和气缸，用于在可编程控制器的控制下开闭原料的下料门。
4. 根据权利要求3所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述执行机构还用于将 移动计量斗中的原料化肥转移到提升斗，所述执行机构还包括将提升斗提升至搅拌机的提 升电机。
5. 根据权利要求4所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述执行机构还用于成 品复混肥的出料和包装。
6. 根据权利要求2所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述复混肥生产控制系 统还包括用于感应移动计量斗位置的感应开关。
7. 根据权利要求6所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述感应开关是光电开 关或接近开关或行程开关。
8. 根据权利要求2所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述计量单元包括称重 模块和称重传感器，称重模块用来采传感器传递过来的电压信号并将其转换成为数字信号 传递给可编程控制器，称重传感器用于将原料重量信号转换成电信号。
9. 根据权利要求1至8中任意一项所述的复混肥生产控制系统，其特征在于所述复 混肥生产控制系统还包括用于打印生产数据的打印机。
全文摘要
一种复混肥生产控制系统，其包括操作屏、可编程控制器、通讯单元、计量单元、执行机构，所述操作屏用于输入需求数据，所述可编程控制器根据操作屏输入的数据计算复混肥配方，并按配方控制通讯单元、计量单元和执行机构的作动，通讯单元负责系统内外的各单元和设备之间的通讯连接和数据传送，计量单元用于感应复混肥原料的重量信号并传递给可编程控制器，可编程控制器根据接收到的重量信号控制执行机构进行复混肥的配制。由于本发明生产控制系统是根据农民需求自动计算配方并配制复混肥，因此能够有针对性地为农民提供复混肥，有利于提高肥料利用率，同时提高了复混肥生产效率。
文档编号C05G1/00GK101786919SQ20091013381
公开日2010年7月28日 申请日期2009年4月2日 优先权日2009年4月2日
发明者彭昌盛, 王春建, 黄培钊 申请人:深圳市芭田生态工程股份有限公司