总线控制型水肥一体机的制作方法

本实用新型涉及农业施肥灌溉设施技术领域，具体涉及一种总线控制型水肥一体机。

背景技术：

我国目前现代农业高速发展时期，以水肥一体机为代表的现代精准农业装备正在迅速的普及，水肥一体机系统按照功能划分，主要分为三个部分，第一部分是电气配比系统，第二部分是肥料混合系统，第三部分是下属灌区灌溉控制系统。

目前常见的水肥一体机控制部分主要是采用plc（可编程控制器）进行控制，可以控制的路数受限于plc厂家的生产型号，如选择的plc的型号是10路数字量输入/10路继电器输出的型号，如果相应的路数用完，只能再添加额外的拓展模块，并且额外的拓展模块相对比较昂贵，同时还需要添加外围的电气设备（继电器、接触器等），一般已经加工完成的控制箱是没办法再添加其他设备的，只能重新制作控制箱。

一般水肥一体机需要控制的设备包括：主水泵、施肥泵、施肥罐搅拌器*3、施肥泵电磁阀*3、灌区电磁阀等。一般施肥机主要需要控制这些东西，只控制这些基础的设备就需要plc具有9路继电器输出的功能，如果再需要利用电磁阀控制多个灌区，则需要再添加相应的拓展模块。另外目前的施肥机如果要控制下面的分灌区，则一个灌区需要对应一路继电器输出，如果一台水肥一体机下面需要控制10个灌区，每个灌区一个电磁阀，相当于需要在原来的基础上再增加一个10路输出模块和相应的外围电路，设备体积将会变得非常大，并且成本会增加非常多。如果需要控制的灌区过多（20个以上），则现有的设备基本上已经很难满足这些需求了。而如果施肥机需要控制的灌区数量较多（大于十个），则传统水肥一体机的电气电路将相当复杂，基本失去利润空间与使用价值。

中国发明专利cn109673233a公开了一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统，中国发明专利cn109348818a公开了一种智能水肥一体机，这两个专利公开的现有技术主要存在以下问题：

1、设备内后期拓展性能差：设备需要plc（可编程控制器）气控制柜等设备，需要找专业人员进行电气控制柜加工，并且后期控制柜内的设备无法拓展，如需要再次添加肥料控制路数，则需要重新制作控制柜；

2、plc和电气控制柜造价昂贵：plc和电气控制柜的造价相当昂贵，成本可以占据整台水肥一体机的60%以上，严重的制约了以水肥一体机为代表的现代农业的发展；

3、设备型材框架复杂：由于需要安装控制柜，水肥一体机的型材框架需要专门留出安装控制柜的位置，增加了框架的复杂程度，而因为安装控制柜而增加的型材框架的成本，占型材总成本的30%左右；

4、设备控制从站容量少：设备可以田地中的电磁阀数量，取决于选区的plc的输入输出点数，并且设备一经安装，后期很难在更换plc，即基本上无法在拓展可控制的电磁阀的数量；

5、设备安装成本较高：因为没有使用到通信控制总线技术，需要按照路数来进行控制，因此一路电磁阀需要连接一根电线至控制柜，电线的总长度将会非常长；

6、设备通信距离近：没有使用电力载波总线的设备，依靠电线控制电磁阀的开启和关闭，通信距离一般在200-400米左右，如果距离过长则会导致电磁阀端电压过低，达不到启动电压而无法操控；

7、安装时有极性：安装时需要注意正负极的接线，如果连接不正确，会造成设备短路或烧毁，严重的影响设备的安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种总线控制型水肥一体机，其与现有水肥一体机相比，该水肥一体机结构简单、造价低廉、电路结构简单、可拓展性强、可控制灌溉从站数量远远超过现有水肥一体机。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：

一种总线控制型水肥一体机，包括触摸控制屏、控制总线以及水泵，所述控制总线与触摸控制屏连接；所述水泵的进水口连接有进水管道，其出水口连接有出水管道，所述出水管道通过若干并联的文丘里施肥器与水肥管道连接，所述水肥管道与灌溉管道连接，所述灌溉管道上连接有灌区电磁阀，每个文丘里施肥器的入肥口连接有肥料管道，所述肥料管道上连接有肥料电磁阀；其中，所述水泵、灌区电磁阀和肥料电磁阀均通过单独的解码器与控制总线连接。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述肥料管道的肥料接口连接施肥罐，所述施肥罐内设有施肥罐搅拌器，所述施肥罐搅拌器通过单独的解码器与控制总线连接。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述灌溉管道包括主灌溉管道，所述主灌溉管道上连接有若干分灌溉管道，每个分灌溉管道上连接有单独的灌区电磁阀，所述灌区电磁阀通过单独的解码器与控制总线连接。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述水肥管道上连接有流量计，所述流量计通过单独的解码器与控制总线连接。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述解码器包括外壳及设置在外壳内的电路板，所述电路板上连接有负载接线和控制供电接线，所述外壳内中下部为有机硅灌封层，上部为环氧树脂灌封层。

进一步地，上述的总线控制型水肥一体机还包括安装框架，所触摸控制屏通过可调角度支架连接在安装框架上端，所述水泵安装在安装框架下端，所述解码器可拆卸连接在安装框架上。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述解码器的一侧设有t形块，所述t形块插接在安装框架的t形槽内。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述肥料管道上在肥料电磁阀的前端还顺次连接有浮子流量计、隔膜阀。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述控制总线为电力载波总线。

进一步地，在上述的总线控制型水肥一体机中，所述出水管道的最高处连接有排气阀。

本实用新型的总线控制型水肥一体机的有益效果：

1、本实用新型的总线控制型水肥一体机，使用一根控制总线控制水肥一体机的所有电气设备，彻底解决了水肥一体机因为需求控制施肥路数不同，而需要调整电路结构的问题，并且使用总线控制型的水肥一体机可以控制的灌区将提升到200个左右，可以满足任意情况下的灌区控制需求，与现有水肥一体机相比，该水肥一体机结构简单、造价低廉、电路结构简单、可拓展性强、可控制灌溉从站数量远远超过现有水肥一体机，总线控制型水肥一体机不再采用plc和控制柜的方案，设备成本有了40-50%的降低，并且因为没有了控制柜，可以节省一大部分原先固定控制柜的型材；

2、解码器的一侧设有t形块，t形块插接在安装框架的t形槽内，组装设备比现有设备简单许多，解码器安装时只需要将解码器插接挂在型材上，即可完成安装；

3、控制总线为电力载波总线，设备总线无极性，安装时不会错误；

4、解码器采用总线取电电路，下属设备如电磁阀都通过该电路从总线进行取电，将每个用电设备对通信的干扰降到最低，最远的通信距离可达3000米，如果搭配升压器和中继器则可延长更长的通信距离；

5、解码器采用双层灌封方法，解码器内上部的环氧树脂灌封层能够防止解码器受到机械损伤，下部的有机硅灌封层具有减震与散热的功能，实现设备的经久耐用；

6、本实用新型的总线控制型水肥一体机后期维护容易，有损坏的设备只需要更换相应部件即可，如果一体机中的设备、解码器损坏，只需要更换相应的设备即可，解决了现有采用plc的水肥一体机如果有设备损坏，则需要专业的人事先排查原因，然后进行设备的修理，极不方便的问题。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的总线控制型水肥一体机的结构示意图。

图2是根据本实用新型实施例的总线控制型水肥一体机的控制原理结构示意图。

图3是根据本实用新型实施例的解码器的结构示意图。

图4是根据本实用新型实施例的解码器在安装框架上的安装结构示意图。

图5是根据本实用新型实施例的总线控制型水肥一体机的使用状态结构示意图。

图中：1是触摸控制屏，2是铝型材框架，3是出水管道，4是三相水泵解码器，5是升降支脚，6是增压水泵，7是进水管道，8是肥料接口，9是水肥管道，10是脉冲解码器，11是脉冲流量计，12是隔膜阀，13是浮子流量计，14是肥料管道，15是两线解码器，16是直动式电磁阀，17是文丘里施肥器，18是排气阀，19是可调角度支架，20是t形块，21是控制供电接线，22是负载接线，23是环氧树脂灌封层，24是有机硅灌封层，25是电路板，26是外壳，27是t形槽，28是控制总线，29是主灌溉管道，30是分灌溉管道，31是解码器，32是灌区电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本实用新型的总线控制型水肥一体机做更加详细的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1-图5，本实施例公开了一种总线控制型水肥一体机，包括触摸控制屏、控制总线以及增压水泵，控制总线与触摸控制屏连接，水泵的进水口连接有进水管道，其出水口连接有出水管道，出水管道通过若干并联的文丘里施肥器与水肥管道连接，根据需要控制的施肥通道的数量，选择安装1-5个文丘里施肥器，水肥管道与灌溉管道连接，灌溉管道上连接有灌区电磁阀，每个文丘里施肥器的入肥口连接有肥料管道，肥料管道上连接有肥料电磁阀，肥料管道上在肥料电磁阀的前端还顺次连接有浮子流量计、隔膜阀；其中，水泵通过三相水泵解码器与控制总线连接，灌区电磁阀通过单独的解码器与控制总线连接，肥料电磁阀通过两线解码器与控制总线连接。

本实施例中，优选地，控制总线为电力载波总线，在供电的同时，将信号调制到供电线路上，在供电的同时可以实现通信的功能；使用电力载波的优点是通信距离远、只需要两根线（220v）/三根线（380v）即可传输信号，无需专门铺设信号线；同一总线下可以挂200余台设备，总线容量高；而电力载波的缺点是在电力情况复杂的环境中通信距离和通信质量相对较低；本控制总线采用交流24v，两根总线均调制的有信号，控制总线无极性，安装时不需要区分线路，没有接错线的风险；总线可控电磁阀容量极大地增加，采用总线控制技术，电磁阀容量从原先的受plc点位制约变成了受总线负载制约，但在控制240余个解码器和设备时，总线的阻抗仍在芯片的安全范围以内。

本实用新型主要是通过在增压水泵、电磁阀、传感器等设备前端加装解码器，然后通过控制总线连接至触摸控制屏。通过该种方案，可以直接通过总线控制水肥一体机的固定电气设备，而省去了逻辑电路和分路控制部分（plc和控制柜），可以节省相当大一部分成本，并且控制箱也可以省略，能极大的简化设备的结构。如果后期需要扩展其他功能与灌区，只需要添加对应的电磁阀和解码器即可，无需对系统整体结构进行修改。本实用新型创新性地在水肥一体机中使用电力载波通信技术，使用电力载波调制解调器取代原先的plc，达到降低成本、精简结构、增强拓展性的目的。

本实施例中，优选地，为了进一步提高总线控制型水肥一体机的自动化水平，肥料管道的肥料接口连接施肥罐，施肥罐内设有施肥罐搅拌器，施肥罐搅拌器通过单独的解码器与控制总线连接。

本实施例中，优选地，灌溉管道包括主灌溉管道，所述主灌溉管道上连接有若干分灌溉管道，每个分灌溉管道上连接有单独的灌区电磁阀，灌区电磁阀通过单独的解码器与控制总线连接，使本总线控制型水肥一体机能够同时给多个灌区灌溉。

本实施例中，具体地，水肥管道上连接有脉冲流量计，脉冲流量计通过单独的脉冲解码器与控制总线连接。

本实施例中，优选地，解码器包括外壳及设置在外壳内的电路板，电路板上连接有负载接线和控制供电接线，外壳内中下部为有机硅灌封层，上部为环氧树脂灌封层，解码器采用双层灌封方法，解码器内上部的环氧树脂灌封层能够防止解码器受到机械损伤，下部的有机硅灌封层具有减震与散热的功能，实现设备的经久耐用。

本实施例中，优选地，总线控制型水肥一体机还包括安装框架，安装框架为铝型材框架，安装框架的下部设有升降支脚，触摸控制屏通过可调角度支架和紧固螺丝连接在安装框架上端，型材规格为4040国标铝型材，角件规格为4040角件，紧固螺丝为m8螺丝；水泵安装在安装框架下端，解码器可拆卸连接在安装框架上。具体地，解码器的一侧设有t形块，t形块插接在安装框架的t形槽内，设备组装方便。

本实施例中，优选地，出水管道的最高处连接有排气阀，当水泵泵出的水通过该管道时，如果有气体通过该排气阀排出。

本实施例的总线控制型水肥一体机的逻辑原理如下：

触摸控制屏使用24v交流电源供电，并且通过电子载波芯片pb610对24v交流电进行调制，将触摸控制屏的控制信号加载到24v交流电上；水肥一体机内部的设备与外部的电磁阀都通过24v交流控制总线进行供电和通信；水肥一体机内部的电磁阀、水泵和脉冲流量计都通过不同的解码器连接到24v交流总线上，解码器使用pb331芯片解调24v交流总线上的信号，然后根据对应的站号、指令控制连接设备的运行，因此该水肥一体机可以省略控制柜，极大地降低成本。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

上文中参照优选的实施例详细描述了本实用新型的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本实用新型理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本实用新型提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本实用新型的保护范围。