一种施肥机自动控制系统的制作方法

本实用新型属于农业灌溉技术领域，具体涉及一种施肥机自动控制系统。

背景技术：

目前农业生产中常用的施肥设备主要有三大类：压差式、文丘里式和泵送式。压差式施肥器结构简单，使用方便，但随着施肥过程的进行，肥液浓度会逐渐降低，施肥均匀性差，且施肥速度的调节需要人工调节阀门的开度，改变旁通管的流量来实现，施肥速度和肥液浓度难以精准调控；文丘里施肥器可以实现按比例施肥，在施肥过程中可以保持恒定的肥液浓度，但施肥速度主要取决于产生负压的大小，施肥过程中无法对肥液浓度和施肥速度进行精准调控；泵送施肥法可以保证肥液浓度恒定，但灌水施肥过程中需要有人看守，以防止混肥箱内液位过低，水泵吸入空气，影响运行，且运行过程中肥液浓度难以实现精准调控。基于以上问题，需要一种自动控制系统，可以对施肥器的肥液浓度、施肥量、施肥时间等进行精准调控，以提高施肥机自动化程度。

由于全自动比例注肥机为多路注肥通路并联，目前常用的控制系统需要手动或借助时间继电器或时控开关，通过计算“时间段”控制电磁阀的通、断来控制调整注肥速度及注肥量等，在调节周期内难以对肥液浓度进行精准调控，无法实现肥料的均衡成比例注入，不能满足现代化精准农业的要求，而且肥料液属于高盐弱酸性液体，对金属具有较强的腐蚀性，长期运行后会导致电磁阀动作迟滞或失灵，影响设备的正常运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术中施肥器施肥量、肥液浓度等难以精准控制的问题，提供一种PLC(施肥机)自动控制系统，用以实现根据设定的施肥程序和EC/pH值、流量、液位等信息的实时监测值，准确适时地进行水肥调控，改善现有施肥控制系统操作繁琐，误差大的缺点，提高施肥机控制精度和自动化程度。

本实用新型的实施例提供了一种施肥机自动控制系统，其应用于具有多路并联注肥通路的注肥机。注肥机包括设于各个注肥通路上的注肥泵，注肥通路与混肥箱联通。控制系统包括上位机及下位机，上位机与下位机通过数据通信模块进行通信，下位机包括注肥机数据采集模块及注肥机数据输出模块，注肥机数据采集模块用于采集流量、液位、EC和pH值，并将采集的流量、液位、EC和pH值等数据信息传送至上位机，上位机用于根据预设控制参数，通过注肥机数据输出模块控制肥液浓度；注肥泵设有直流调速模块，注肥通路上设有霍尔流量传感器，注肥机数据输出模块通过直流调速模块调节注肥泵的转速，用以控制注肥流量。

进一步，注肥机还包括灌溉水泵及注水电磁阀，上位机还用于根据预设控制参数，通过注肥机数据输出模块调控灌溉水泵的灌溉流量及注水电磁阀注水流量。

进一步，下位机还包括报警模块，报警模块用于根据肥液浓度预设阈值、混肥箱液位预设阈值进行报警。

进一步，报警模块包括灯光报警模块，灯光报警模块与报警指示灯连接，用于通过灯光闪烁进行报警。

进一步，报警模块包括还包括语音报警模块，语音报警模块用于通过语音提示进行报警。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：保证了全周期均衡的施肥浓度，大幅度提高了施肥机的精度和自动化程度。

附图说明

图1示出了本实用新型一实施例的结构框图；

图2示出了本实用新型一实施例的工作原理图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

下面结合具体实例和说明书附图对本实用新型做进一步说明。

参图1至图2所示，本实施例提供了一种施肥机自动控制系统，其应用于具有多路并联注肥通路的注肥机，注肥机包括设于各个注肥通路上的注肥泵23，注肥通路与混肥箱联通。控制系统包括上位机及下位机，上位机与下位机通过数据通信模块11进行通信。下位机包括注肥机数据采集模块21及注肥机数据输出模块22，注肥机数据采集模块21用于采集流量、液位、EC和pH值，并将采集的流量、液位、EC和pH值等数据信息传送至上位机；上位机用于根据预设控制参数，通过注肥机数据输出模块22控制肥液浓度；注肥泵23设有直流调速模块，注肥通路上设有霍尔流量传感器，注肥机数据输出模块22通过直流调速模块调节注肥泵23的转速，用以控制注肥流量。

本实施例提供的自动控制系统，采用PLC控制系统，该系统根据采集的EC/pH值、液位、流量的信号，发出相应控制命令对直流泵的频率进行调节，实现流速从0-100％无极调速，保证灌溉施肥周期内肥料能严格按照设定比例均匀混合，达到高端设施农业对施肥的高标准要求。该PLC自动控制系统，可以对流量、液位、EC/pH值等数据信息进行实时监测，并根据设定的施肥程序，通过对采集的模拟量信号进行分析，并发出相应的控制指令，可适时准确地进行水肥供给。通过PLC控制系统可以实现多通路直流电动注肥泵从0—100％无极调速。在调节周期内，当实测EC/pH值超过设定参数值时，系统自动调整直流电机转速，以确保各注肥通路按设定比例混合肥料，灌溉施肥均匀可达到98％以上。

在本实施例中，注肥机还包括灌溉水泵24及注水电磁阀25，上位机还用于根据预设控制参数，通过注肥机数据输出模块22调控灌溉水泵24的灌溉流量及注水电磁阀25的注水流量。

在本实施例中，下位机还包括报警模块，报警模块用于根据肥液浓度预设阈值、混肥箱液位预设阈值进行报警。

在本实施例中，报警模块包括灯光报警模块，灯光报警模块与报警指示灯26连接，用于通过灯光闪烁进行报警。

在本实施例中，报警模块还包括语音报警模块，语音报警模块用于通过语音提示进行报警，如当肥液浓度超过阈值时提示“肥液浓度超标”，通过声、光报警结合，可提高警示效果。

下面对本实用新型作进一步具体说明：

本实施例提供的全自动比例注肥机正常工作状态下，当混肥箱控制阀门打开后，从主管路引入水流，四路注肥通路(A～D)在直流电动泵驱动下泵送高浓度肥液，二者在混肥箱中进行混合后，再经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过控制系统进行调节，从而保持混肥箱中水量总体平衡，及各注肥通路分别按照设定值在灌溉施肥周期内均匀稳定的注入肥液，确保灌溉施肥质量，提高水肥利用率。

本实施例提供的控制系统由上位机(上位机数据监视、自动控制单元)与下位机(下位数据反馈、自动执行单元)组成。上位机采用触摸屏，通过用户界面可以输入控制指令、查询系统信息等；下位机采用可编程逻辑控制器设计，实现采集传感器信号、输出控制指令，控制设备的运行等功能。本实施例采用计算机控制技术和可编程逻辑控制技术通过对直流泵进行频率调节实现对肥液浓度、灌溉施肥量及灌溉施肥时间的控制，确保施肥机按设定的施肥程序自动供给水肥。

控制系统中，下位机可以对流量、液位、EC/pH值等进行实时监测，系统通过对采集到的模拟量分析，根据设定的施肥程序，发出相应的控制指令，实现电磁阀的启闭的控制、直流泵的频率调节及施肥机运行状态的监测，从而对施肥过程进行调节。其中，EC/PH值是注肥泵流量调节的主要控制参数。管路上安装的电导率仪和pH计测量的EC/PH值信息通过PLC的模拟量输入模块进入下位机，通过下位机的处理，当EC/pH值发生变化时，PLC控制系统可根据接收到的反馈信息，对直流泵的频率作出相应的调节，当EC/pH值增大时,直流泵频率降低，注肥机流速减小，肥液浓度降低，反之亦然；当EC值过大，pH值超出正常范围(5.5～7.5)时，触发报警系统，发出警报，防止肥液浓度过大，造成作物烧苗。

控制系统对流量调节过程，主要是通过安装在管路上的霍尔流量传感器采集流量信息，通过PLC的模拟量输入模块进入下位机，通过下位机的处理，与程序设定值进行对比，控制系统依据对比结果输出直流调速信号到直流调速模块，从而驱动直流泵改变转速，直至流量测量符合设定要求，该“测量—信号转换—对比—调控—再测量”不断循环，形成闭环控制回路。

控制系统还可通过对混肥箱液位的监测对其工作状态进行调整。液位传感器采集到的液位信息经PLC控制系统的模拟量输入模块进入下位机，经数据处理后与设定值对比，当实测液位值大于设定的最大液位值或小于最小液位值时，触发报警系统，发出警报，同时减小(增大)进水口阀门开度，进水流量减小(增大)，混肥箱内的EC/pH值发生变化，对应的注肥泵的频率相应减小(增大)，直至EC/pH值重新达到设定值。通过该控制系统可以有效避免液位过高，导致肥液溢出及液位过低，水泵吸入空气，影响系统运行。

本实用新型提供了一种施肥机控制系统，具有如下技术效果：

1、通过PLC信息采集模块可以实时采集流量、液位、EC/pH值等数据信息，PLC控制系统通过信息对模拟量分析，发出相应的控制指令，对注肥泵实现0—100％流速无级调整(直流无级调速)，保证了全周期均衡的施肥浓度，大幅度提高了施肥机的精度和自动化程度。

2、PLC自动控制系统通过采集的液位及EC/pH值信息，可实时监测混肥箱内的液位及EC/pH值状况，当液位低于系统设置的低液位值或高于高液位值或EC/pH值异常时及时发出警报，并调整水泵的频率，防止液位过低，导致水泵吸入空气，影响系统运行或肥液浓度过高，造成烧苗。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。