CN104923097B - 一种智能配肥机及其配肥控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能配肥机及其自动配肥控制方法，属于农业设备及其控制技术领域。其包括运料机构、储料机构、皮带输送机构、配料机构、混料机构和机架，采用竖直提升装置和水平运料装置共同协作将运料斗内的肥料运送至相应的料仓，可在地面直接操作，针对不同的料仓采用不同的皮带输送机构输送对应肥料，并通过计量装置控制所需肥料的下放量，实现精准配肥控制，通过配肥控制器的自动控制系统，实现自动化的配肥，简化操作过程。本发明整体结构设计合理，机械化程度高，自动化控制能力强，配肥精度高，操作方便，能大大提高农业生产效率，促进科学化农业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能配肥机及其自动配肥控制方法，属于农业设备及其控制技术领域。
背景技术
近年来，随着农业的科学的不断进步，为了使农作物更好的生长，针对不同田地的养份结构、农作物不同的生长条件、不同的作物需肥特性、不同作物的产量，需要施加不同的肥料。
现有技术中，一般情况下，农民通常直接购买复混肥料进行施肥，或者根据经验将不同的肥料通过手工搅拌的方式将不同种肥料进行混合后施肥，机械化程度低，费时费力，而且搅拌不均匀，浪费资源。
也有部分农民采用现有技术的配肥机进行配肥工作，然而现有技术的配肥机结构复杂，造成农民操作困难，需要经过一定的培训或者专业人士操作，且占地面积大，配肥精准度不够，不适合在乡村推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种智能配肥机及其自动配肥控制方法，该智能配肥机机械化程度高，操作方便，控制精准，配肥效率高，可实现科学化的合理配肥。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种智能配肥机，包括运料机构、储料机构、皮带输送机构、配料机构、混料机构和机架；所述运料机构包括运料斗、竖直提升装置和水平运料装置，所述竖直提升装置设置于所述机架的侧面，所述水平运料装置设置于所述机架的上端面，通过所述竖直提升装置控制运料斗沿机架的竖直方向移动，通过所述水平运料装置控制运料斗沿机架的水平方向移动；在所述水平运料装置的下端依次设有储料机构、皮带输送机构、配料机构和混料机构，所述储料机构、皮带输送机构和混料机构均固定于机架上；所述储料机构包括多个料仓，所述料仓位于所述水平运料装置的轨道正下方；在各料仓的出料口处均对应设有皮带输送机构，通过所述皮带输送机构将料仓内的肥料运送至配料机构内部；所述配料机构通过计量装置悬挂于机架的下端；所述混料机构设有搅拌器，所述搅拌器由搅拌电机驱动。
进一步地，本发明还包括配肥控制器和警示器，所述警示器与料仓的料位感应器相配合对应，在所述竖直提升装置的顶端设有光电传感器，所述竖直提升装置由电机一控制驱动，所述水平运料装置由电机二控制驱动；在所述料仓上设有撞杆，所述撞杆采用撞杆驱动装置驱动，所述撞杆与所述料仓转动连接，所述运料斗的底部采用百叶窗下料结构，由连杆装置控制所述百叶窗下料结构的开与关，所述连杆装置包括推杆，所述推杆伸出运料斗的前端部分，在所述撞杆处设有红外线感应器；在所述料仓内部设有料位感应器；所述皮带输送机构由减速电机驱动；所述计量装置采用称重传感器；所述配料机构的出料口采用出料驱动装置驱动；所述混料机构的出料口采用放料驱动装置驱动；所述警示器、光电传感器、电机一、电机二、撞杆驱动装置、红外线感应器、料位感应器、减速电机、称重传感器、搅拌电机、出料驱动装置和放料驱动装置均与所述配肥控制器连接。
进一步地，本发明的所述料仓与所述皮带输送机构相通，且所述皮带输送机构与所述料仓底端留有间隙。
进一步地，本发明的所述储料机构包括四个料仓，所述四个料仓呈方形结构排列，所述运料机构包括两台竖直提升装置和两台水平运料装置，所述水平运料装置对应设置在所述料仓的上端，所述皮带输送机构包括四套皮带输送机，所述四套皮带输送机分别位于所述料仓的下端。
进一步地，本发明的所述混料机构的放料口两侧设置有用于夹持包装袋的夹包器，所述夹包器由夹具驱动装置驱动，所述夹具驱动装置与所述配肥控制器连接。
进一步地，本发明的所述配肥控制器采用PLC控制器或PC客户端控制；所述撞杆驱动装置、出料驱动装置、放料驱动装置和夹具驱动装置均采用气缸驱动装置。
一种智能配肥机的自动配肥控制方法，包括如下步骤：
（1）装料备用：向运料斗内依次加入含有不同成份的肥料，通过竖直提升装置将运料斗运送至机架的侧面顶端，再通过水平运料装置将运料斗运送至对应料仓的正上方，打开运料斗的出料口，将料仓装满备用；
（2）配料：根据所需配备肥料的成份需要，通过皮带输送机构依次将对应料仓的肥料下放至配料机构，不同成分的肥料下放量可根据计量装置显示进行控制；
（3）混料：将含有不同成份的肥料依次下放到配料机构后，控制配料机构的出料口打开，启动混料机构的搅拌器，将含有不同成份的肥料的混合物搅拌均匀；
（4）出料：将搅拌均匀的成品肥料通过混料机构的放料口放出，包装；
（5）加料：当料仓内相应的肥料不足时，向运料斗内加入相应的肥料，并依次通过竖直提升装置和水平运料装置将运料斗运送至对应料仓的正上方将料仓填满。
进一步地，本发明采用配肥控制器控制，包括以下步骤：
（1）装料备用：向运料斗内依次加入含有不同成份的肥料，启动运料斗开关，竖直提升装置将运料斗运送至机架的侧面顶端，光电传感器感应到运料斗到达该位置并将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机一停止工作，并控制电机二开始工作，同时控制相应料仓上的撞杆驱动装置驱动撞杆弹起，水平运料装置牵引运料斗水平移动，当运料斗的推杆与撞杆撞击后，运料斗的百叶窗打开，红外线感应器将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机二停止工作，一段时间后，配肥控制器控制电机二反转将运料斗运回至机架的侧面顶端位置，光电传感器感应到运料斗到达该位置并将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机二停止工作，并控制电机一开始反转工作，将运料斗运回初始位置；
（2）配料：根据所需配备肥料的成份需要，配肥控制器根据称重传感器的测量数据，控制相应的皮带输送机构的电机工作，依次按需将对应料仓的肥料下放至配料机构；
（3）混料：当称重传感器测得的重量数据达到需要重量时，配肥控制器收到信号并控制配料机构的出料驱动装置将料下放至混料机构，同时控制混料机构的搅拌电机启动。
（4）出料：搅拌一定时间后，配肥控制器控制搅拌电机停止工作，并控制混料机构的放料驱动装置工作，混合均匀的肥料放出，采用包装袋包装。
（5）加料：当料仓内肥料低于料位感应器位置时，料位感应器将信号发送至配肥控制器，配肥控制器控制相应料仓的警示器发出警报，向相应的运料斗内加入相应的肥料，启动运料斗开关，重复步骤（1）中工作，向相应的料斗内装满相应的肥料。
进一步地，在本发明中，配肥控制器控制混料机构的放料驱动装置工作一定时间后，控制夹具驱动装置工作将夹包器打开，将装满肥料的包装袋取出，并将空的包装袋放入，一定时间后，配肥控制器控制夹具驱动装置将夹包器夹紧包装袋。
本发明与现有技术对比，具有以下有益效果：1、本发明采用竖直提升装置和水平运料装置共同协作将运料斗内的肥料运送至相应的料仓，可在地面直接操作；2、针对不同的料仓采用不同的皮带输送机构输送对应肥料，并通过计量装置控制所需肥料的下放量，实现精准配肥控制；3、通过配肥控制器的自动控制系统，实现自动化的配肥，简化操作过程；4、整体结构设计合理，机械化程度高，自动化控制能力强，配肥精度高，操作方便，能大大提高农业生产效率，促进科学化农业生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的运料斗结构示意图。
图3为本发明的俯视结构示意图。
附图中，1为运料机构，11为一号运料斗，111为百叶窗，112为连杆装置，113为推杆，12为二号运料斗，13为一号提升装置，131为电机一，14为二号提升装置，141为电机二，15为一号水平运料装置，151为电机三，16为二号水平运料装置，161为电机四，21为A料仓，22为B料仓，23为C料仓，24为D料仓，25为撞杆，251为撞杆驱动装置，3为皮带输送机构，31为减速电机，4为称重传感器，5为配料机构，51为出料驱动装置，6为混料机构，61为搅拌器，62为搅拌电机，63为放料驱动装置，64为夹包器，65为夹具驱动装置，7为机架。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见附图，本实施例包括运料机构1、储料机构、皮带输送机构3、配料机构5、混料机构6、机架7、警示器和PLC控制系统。
运料机构1包括两个运料斗（一号运料斗11和二号运料斗12）、两套竖直提升装置（一号提升装置13和二号提升装置14）、两套水平运料装置（一号水平运料装置15和二号水平运料装置16），竖直提升装置设置于机架7的侧面，在一号提升装置13的顶端设有一号光电传感器，在二号提升装置14的顶端设有二号光电传感器，一号提升装置13和二号提升装置14分别由电机一131、电机二141控制驱动，通过竖直提升装置控制运料斗沿机架7的竖直方向移动；一号水平运料装置15和二号水平运料装置16平行设置于机架7的上端面，通过水平运料装置控制运料斗沿机架7的水平方向移动，一号水平运料装置15和二号水平运料装置16分别由电机三151和电机四161控制驱动。
在水平运料装置的下端依次设有储料机构、皮带输送机构3、配料机构5和混料机构6，储料机构、皮带输送机构3和混料机构6均固定于机架7上。
储料机构包括四个料仓，分别为A料仓21、B料仓22、C料仓23和D料仓24，A料仓21和B料仓22位于一号水平运料装置15的下端，C料仓23和D料仓24料仓位于二号水平运料装置15的下端；在A料仓21、B料仓22、C料仓23和D料仓24上分别设有A撞杆、B撞杆、C撞杆和D撞杆，各撞杆25均采用气缸驱动装置驱动，各撞杆25与料仓转动连接，运料斗的底部采用百叶窗111下料结构，由连杆装置112控制百叶窗111下料结构的开与关，连杆装置112包括推杆113，推杆113伸出运料斗的前端部分，在各撞杆25处均设有红外线感应器；在各料仓内部均设有料位感应器，警示器与料仓的料位感应器相配合对应。
在各料仓的出料口处均对应设有皮带输送机构3，通过皮带输送机构3将料仓内的肥料运送至配料机构5内部，皮带输送机构3由减速电机31驱动。
配料机构5通过称重传感器4悬挂于机架7的下端，配料机构5的出料口采用出料驱动装置51驱动，该出料驱动装置51采用气缸驱动装置。
混料机构6设有搅拌器61，搅拌器61由搅拌电机62驱动，混料机构6的出料口采用放料驱动装置63驱动，混料机构6的放料口两侧设置有用于夹持包装袋的夹包器64，夹包器64由夹具驱动装置65驱动，该放料驱动装置63和夹具驱动装置65均采用气缸驱动装置。
上述各个警示器、电机、光电传感器、气缸驱动装置、红外线感应器、料位感应器和称重传感器4均与PLC控制系统连接。
本实施例的自动配肥控制方法，包括如下步骤：
（1）装料备用：向一号运料斗11内依次加入含有不同成份的肥料，启动一号运料斗11开关，一号提升装置13将一号运料斗11运送至机架7的侧面顶端，一号光电传感器感应到运料斗到达该位置并将信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统控制电机一131停止工作，并控制电机三151开始工作，同时控制相应A料仓21上的撞杆驱动装置251驱动撞杆25弹起，一号水平运料装置15牵引一号运料斗11水平移动，当一号运料斗11的推杆113与A撞杆撞击后，一号运料斗11的百叶窗111打开，此时一号运料斗11内的肥料下放至A料仓内，A撞杆处的红外线感应器将信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统控制电机三151停止工作，一段时间后，PLC控制系统控制电机三151反转将一号运料斗11运回至机架7的侧面顶端位置，一号光电传感器感应到一号运料斗11到达该位置并将信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统控制电机三151停止工作，并控制电机一131开始反转工作，将一号运料斗11运回初始位置；采取同样的方法分别将B料仓22、C料仓23和D料仓24内的肥料装满备用。
（2）配料：根据所需配备肥料的成份需要，PLC控制系统控制相应的皮带输送机构3的电机工作，将对应的料仓内肥料输送至配料机构5，称重传感器4的将测量数据适时传送至PLC控制系统，当其中一料仓内肥料下放至需要量时，PLC控制系统控制该料仓的电机停止工作；并控制另外的皮带输送机构3的电机工作，当该料仓内肥料下放至需要量时，PLC控制系统控制该料仓的电机停止工作；并依顺序按需将各料仓内的肥料下放至配料机构5内，该步骤完成后，PLC控制系统控制皮带输送机构3停止工作，完成配料过程。
（3）混料：当称重传感器4测得的重量数据达到需要重量时，PLC控制系统收到信号并控制配料机构5的出料驱动装置51将料下放至混料机构6，同时控制混料机构6的搅拌电机62启动。
（4）出料：搅拌1-5min时间后，PLC控制系统控制搅拌电机62停止工作，并控制混料机构6的放料驱动装置63工作， PLC控制系统控制混合均匀的肥料放出，采用包装袋包装，1min左右后，PLC控制系统控制夹具驱动装置65工作将夹包器64打开，将装满肥料的包装袋取出，并将空的包装袋放入，20-30s时间后，PLC控制系统控制夹具驱动装置65将夹包器64夹紧包装袋。
（5）加料：当料仓内肥料低于料位感应器位置时，料位感应器将信号发送至PLC控制系统，PLC控制系统控制相应料仓的警示器发出警报，向相应的运料斗内加入相应的肥料，启动运料斗开关，重复步骤（1）中工作，向相应的料斗内装满相应的肥料。
以上实施例对本发明作出了较为详细的描述，但是这些描述并非是对本发明的限制，即本发明并不局限于上述实施例的具体结构及描述。本发明的保护范围包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (9)
1.一种智能配肥机，其特征在于：包括配肥控制器、运料机构、储料机构、皮带输送机构、配料机构、混料机构和机架；
所述运料机构包括运料斗、竖直提升装置和水平运料装置，所述竖直提升装置设置于所述机架的侧面，所述水平运料装置设置于所述机架的上端面，通过所述竖直提升装置控制运料斗沿机架的竖直方向移动，通过所述水平运料装置控制运料斗沿机架的水平方向移动；
在所述竖直提升装置的顶端设有光电传感器，所述竖直提升装置由电机一控制驱动，所述水平运料装置由电机二控制驱动；
在所述水平运料装置的下端依次设有储料机构、皮带输送机构、配料机构和混料机构，所述储料机构、皮带输送机构和混料机构均固定于机架上；
所述储料机构包括多个料仓，所述料仓位于所述水平运料装置的轨道正下方；
在所述料仓上设有撞杆，所述撞杆采用撞杆驱动装置驱动，所述撞杆与所述料仓转动连接；在所述撞杆处设有红外线感应器；所述运料斗的底部采用百叶窗下料结构，由连杆装置控制所述百叶窗下料结构的开与关，所述连杆装置包括推杆，所述推杆伸出运料斗的前端部分；
在所述料仓内部设有料位感应器；
在各料仓的出料口处均对应设有皮带输送机构，通过所述皮带输送机构将料仓内的肥料运送至配料机构内部；所述皮带输送机构由减速电机驱动；
所述配料机构通过计量装置悬挂于机架的下端，所述计量装置采用称重传感器，所述配料机构的出料口采用出料驱动装置驱动；
所述混料机构设有搅拌器，所述搅拌器由搅拌电机驱动；所述混料机构的出料口采用放料驱动装置驱动；
所述光电传感器、电机一、电机二、撞杆驱动装置、红外线感应器、料位感应器、减速电机、称重传感器、搅拌电机、出料驱动装置和放料驱动装置均与所述配肥控制器连接。
2.根据权利要求1所述的智能配肥机，其特征在于：还包括警示器，所述警示器与料仓的料位感应器相配合对应，所述警示器与所述配肥控制器连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能配肥机，其特征在于：所述料仓与所述皮带输送机构相通，且所述皮带输送机构与所述料仓底端留有间隙。
4.根据权利要求1或2所述的智能配肥机，其特征在于：所述储料机构包括四个料仓，所述四个料仓呈方形结构排列，所述运料机构包括两台竖直提升装置和两台水平运料装置，所述水平运料装置对应设置在所述料仓的上端，所述皮带输送机构包括四套皮带输送机，所述四套皮带输送机分别位于所述料仓的下端。
5.根据权利要求2所述的智能配肥机，其特征在于：所述混料机构的放料口两侧设置有用于夹持包装袋的夹包器，所述夹包器由夹具驱动装置驱动，所述夹具驱动装置与所述配肥控制器连接。
6.根据权利要求2所述的智能配肥机，其特征在于：所述配肥控制器采用PLC控制器或PC客户端控制；所述撞杆驱动装置、出料驱动装置、放料驱动装置和夹具驱动装置均采用气缸驱动装置。
7.一种采用如权利要求1所述的智能配肥机的自动配肥控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）装料备用：向运料斗内依次加入含有不同成份的肥料，通过竖直提升装置将运料斗运送至机架的侧面顶端，再通过水平运料装置将运料斗运送至对应料仓的正上方，打开运料斗的出料口，将料仓装满备用；
（2）配料：根据所需配备肥料的成份需要，通过皮带输送机构依次将对应料仓的肥料下放至配料机构，不同成分的肥料下放量可根据计量装置显示进行控制；
（3）混料：将含有不同成份的肥料依次下放到配料机构后，控制配料机构的出料口打开，启动混料机构的搅拌器，将含有不同成份的肥料的混合物搅拌均匀；
（4）出料：将搅拌均匀的成品肥料通过混料机构的放料口放出，包装；
（5）加料：当料仓内相应的肥料不足时，向运料斗内加入相应的肥料，并依次通过竖直提升装置和水平运料装置将运料斗运送至对应料仓的正上方将料仓填满。
8.根据权利要求7所述的智能配肥机的自动配肥控制方法，其特征在于：采用配肥控制器控制，包括以下步骤：
（1）装料备用：向运料斗内依次加入含有不同成份的肥料，启动运料斗开关，竖直提升装置将运料斗运送至机架的侧面顶端，光电传感器感应到运料斗到达该位置并将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机一停止工作，并控制电机二开始工作，同时控制相应料仓上的撞杆驱动装置驱动撞杆弹起，水平运料装置牵引运料斗水平移动，当运料斗的推杆与撞杆撞击后，运料斗的百叶窗打开，红外线感应器将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机二停止工作，一段时间后，配肥控制器控制电机二反转将运料斗运回至机架的侧面顶端位置，光电传感器感应到运料斗到达该位置并将信号传送至配肥控制器，配肥控制器控制电机二停止工作，并控制电机一开始反转工作，将运料斗运回初始位置；
（2）配料：根据所需配备肥料的成份需要，配肥控制器根据称重传感器的测量数据，控制相应的皮带输送机构的电机工作，依次按需将对应料仓的肥料下放至配料机构；
（3）混料：当称重传感器测得的重量数据达到需要重量时，配肥控制器收到信号并控制配料机构的出料驱动装置将料下放至混料机构，同时控制混料机构的搅拌电机启动；
（4）出料：搅拌一定时间后，配肥控制器控制搅拌电机停止工作，并控制混料机构的放料驱动装置工作，混合均匀的肥料放出，采用包装袋包装；
（5）加料：当料仓内肥料低于料位感应器位置时，料位感应器将信号发送至配肥控制器，配肥控制器控制相应料仓的警示器发出警报，向相应的运料斗内加入相应的肥料，启动运料斗开关，重复步骤（1）中工作，向相应的料斗内装满相应的肥料。
9.根据权利要求8所述的智能配肥机的自动配肥控制方法，其特征在于：在步骤（4）中，配肥控制器控制混料机构的放料驱动装置工作一定时间后，控制夹具驱动装置工作将夹包器打开，将装满肥料的包装袋取出，并将空的包装袋放入，一定时间后，配肥控制器控制夹具驱动装置将夹包器夹紧包装袋。
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