CN108337983A - 一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法，包括液态肥存储罐体（分为液态肥储存室和施肥控制操作室），施肥控制装置，施肥执行装置，精准施肥控制方法。所述施肥控制装置位于液态肥存储罐体的施肥控制操作室中并结合精准施肥控制程序，进行液态肥施肥精准控制；所述施肥执行装置与液态肥存储罐体和施肥控制装置相连。本发明还提供了一种控制方法，通过对大量施肥数据进行处理后获得施肥规律，并以程序的方式写入PLC触摸屏一体机中，且施肥精度误差在0.3%‑3%以内，提高施肥效率的同时降低了施肥成本。该液态肥施肥系统将施肥执行装置、施肥控制装置集成安装在液态肥存储罐体液态肥的施肥控制操作室中，并可通过调节施肥速度、施肥量、施肥时间实现对液态肥的自动精准施肥。

Description

一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法。

背景技术

随着农业技术的不断发展，液态肥作为一种新型的肥料，因其生产费用低、肥效高、易吸收、节支增产效果显著、施肥方式方便迅速以及施用过程中可以根据测土施肥方案加入土壤所缺少的微量元素等优点得到了广泛应用。

随着农业机械的推陈出新，各种综合机械应运而生。现有机械虽具备施肥功能，但大多数适用于固态肥，在需要施液态肥的环境下，固态肥料施肥机则无用武之地。在现有液态肥施肥机中，施肥设备与液态肥存储罐体分离，只适用于田间固定式作业，对于田地分散的用户来说并不适用，且设备长期暴露在外，影响其寿命。现有的液态肥施肥机控制方法，通过流量计等计量装置获取施肥量，虽然精度较高，但其关键部件，如螺杆泵等执行部件耐腐蚀性较差，故障率高，运维成本高；大多数液态肥施肥装置采用了电磁阀作为开关阀来实现肥液开启和关闭，由于肥态液本身存在腐蚀性，使得电磁阀的寿命大大降低。所以急需一种液态肥施肥装置及相关控制方法来解决上述问题，提高施肥系统的稳定性、灵活性、施肥精度及使用寿命，降低施肥成本。

发明内容

本发明为解决上述问题提供了一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法。包括液态肥存储罐体，施肥控制装置，施肥执行装置及一种精准施肥控制方法。

本发明的技术方案是：一种液态肥施肥装置，包括液态肥存储罐体、施肥控制装置、施肥执行装置。

所述液态肥存储罐体分为液态肥储存室和施肥控制操作室，主要由通气孔、吊环、罐体开关门、沉积池、前支撑底座、后支撑底座、挂钩式扶梯、进肥口、出肥口组成。此外液态肥存储罐体还配有进肥口盖、门栓等配套组件。通气孔主要用来使施肥罐体内部与外界相通，从而保证罐体的内部与外部压强相同；吊环用来连接起吊设备，方便罐体的移动和运输；罐体开关门可以在不施肥情况下及时关闭，起到对施肥装置的保护作用；沉积池位于液态肥存储罐体底部，用于清理液态肥存储罐体内的废渣；液态肥存储罐体的前、后支撑底座用来支撑整个施肥罐体的重量，且前后支撑底座具有一定倾斜坡度，前后支撑底座高度差为3-11cm。，使支撑座上部的液肥罐向出肥口倾斜，有利于软管泵将肥液全部抽出。

所述施肥控制装置安装于控制箱中，由空气开关、变频器、380V转220V变压器、开关电源、PLC触摸屏一体机、启动按钮、接线端子、旋钮开关以及配电箱体组成。所述变频器安装在空气开关的上端，380V转220V变压器安装在空气开关左侧，开关电源安装在380V转220V变压器左侧，接线端子安装在开关电源上方，上述器件均安装于安装板上，安装板安装在箱体内部；启动按钮安装在控制箱体门上，旋钮开关安装在启动按钮的右方，PLC触摸屏一体机安装在启动按钮和换档按钮的上方。此装置的接线方式为：将380V的三相交流电接入空气开关，空气开关起到保护器件的作用；380V的三相交流电从空气开关的输出接线端接出与变频器相连接；另外从空气开关的输出接线端接出两条线与380V转220V变压器的输入端相连接；从变压器的输出端接出两条线与开关电源相连接，将交流电压220V转为直流24V电压；开关电源输出接线端与接线端子相连；从接线端子输出24V直流电压，经过启动按钮连接至PLC触摸屏一体机的电源接口；PLC触摸屏一体机的输入端与旋钮开关相连接，实现变频器的多段频率切换；PLC触摸屏一体机的输出端接出控制线与变频器相连，从而达到PLC触摸屏一体机对变频器输出频率的控制；变频器的输出端与软管泵相连接，实现软管泵的多段调速和正反转控制。

所述施肥执行装置，其安装在液态肥存储罐体的施肥控制操作室中，施肥执行装置包括软管泵，进肥管，开关阀和出肥管组成。软管泵安装在液态肥存储罐体施肥控制操作室的两根槽钢的中间位置；开关阀一端与液态肥存储罐体出肥口相连，另一端与进肥管连接；进肥管一端与开关阀连接，另一端与软管泵的进肥口相连接；出肥管与软管泵出肥口连接。液态肥在软管泵工作过程中，从进肥口吸入，从出肥口输出，当软管泵处于静止状态时，进肥口停止吸肥，出肥口停止出肥，并且进肥口与出肥口不通。当需要拆卸软管泵进肥口与进肥管的连接时，此时需将开关阀关闭，防止肥液喷出。

本发明还有一个目的就是提供一种控制方法，具体为：首先利用空气开关、变频器、380V转220V变压器、开关电源、PLC触摸屏一体机、启动按钮、接线端子、旋钮开关、控制箱、软管泵构成的控制系统，对密度为1.1-1.5g/ml的液态肥料的施肥时间、施肥频率进行控制，获取不同频率、不同施肥时间下的施肥量数据；然后对数据进行处理，确立不同频率下的施肥量与施肥时间之间的函数关系；最后通过PLC编程和组态编程将获取函数的关系写入施肥系统，从而达到所需的施肥精度。由于施肥过程中软管泵本身存在施肥误差，以及施肥管路中肥料存在残余的问题，本系统施肥精度误差稳定在0.3%-3%，满足了施肥精度要求；由于软管泵本身的特点，施肥设备中未用到电磁阀，系统的灵活性和寿命大大提高，施肥设备未用到流量计等计量装置，从而降低了整个设备的成本。

本发明的有益效果是：本液态施肥系统将施肥执行装置和施肥控制装置安装在液态肥存储罐体的施肥控制操作室中，使得整个施肥设备便于运输和安装操作。施肥系统既可以通过安装传感器采集数据实现反馈控制，也可在无传感器接入的情况下，通过对大量的施肥数据进行采集并处理，利用其拟合成的施肥曲线实现液态肥施肥的精准控制，其控制误差在0.3%-3%之内，满足施肥要求的同时，节省了成本。设备可以实现工作过程中多段速度的来回切换且不影响施肥精度，从而大大提高了施肥系统的灵活性和施肥效率。

附图说明

附图1为本发明液态肥施肥系统总体示意图。

附图2为本发明控制箱示意图。

附图3为本发明储液肥罐示意图。

附图4为本发明施肥控制室局部放大示意图。

图中所示：1为液态肥存储罐体，2为控制箱，3为开关阀，4为进肥管，5为软管泵，6为出肥管，7为安装板，8为空气开关，9为380V转220V变压器，10为开关电源，11为启动按钮，12为旋钮开关，13为PLC触摸屏一体机，14为控制箱门，15为接线端子，16为变频器，17位通气孔，18为吊环，19为罐体开关门，20为前支撑底座，21为沉积池，22为后支撑底座，23为挂钩式扶梯，24为进肥孔，25为液态肥储存室，26为施肥控制操作室。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2和附图3详细说明本发明的最佳实施例。

本发明的技术方案是：一种液态肥施肥装置，包括液态肥存储罐体、施肥控制装置、施肥执行装置。

所述液态肥存储罐体1分为液态肥储存室25和施肥控制操作室26，主要由通气孔17、吊环18、罐体开关门19、前支撑底座20、沉积池21、后支撑底座22、挂钩式扶梯23、进肥口24、出肥口组成。通气孔17主要用来使施肥罐体内部与外界相通，从而保证罐体的内部与外部压强相同；吊环18用来连接起吊设备，方便罐体的移动和运输；罐体开关门19可以在不施肥情况下及时关闭，起到对施肥装置的保护作用；沉积池21位于液态肥存储罐体底部，用于清理液态肥存储罐体内的废渣；液态肥存储罐体的前撑底座20、后撑底座22用来支撑整个施肥罐体的重量，且支撑底座有坡度，支撑底座前后高度差为5cm，使支撑座上部的液肥罐向出肥口倾斜，有利于软管泵5将肥液全部抽出。

所述施肥控制装置安装于控制箱2中，由空气开关8、变频器16、380V转220V变压器9、开关电源10、PLC触摸屏一体机13、启动按钮11、接线端子15、旋钮开关12以及控制箱2组成。上述的变频器16安装在空气开关8的上端，380V转220V变压器9安装在空气开关8左侧，开关电源10安装在380V转220V变压器9左侧，接线端子15安装在开关电源10上方，安装板7安装在箱体内部，启动按钮12安装在控制箱门14上，旋钮开关11安装在启动按钮12的右方PLC触摸屏一体机13安装启动按钮12和换档按钮11的上方。

所述施肥执行装置，由开关阀3、进肥管4、软管泵、出肥管6构成。所述的软管泵5安装在液态肥存储罐体1的施肥控制操作室26底部的两根槽钢的中间位置，通过螺栓连接方式与槽钢相连接；控制箱2安装在液态肥存储罐体1的施肥控制操作室26中单根槽钢的上部中间位置，通过螺栓连接方式与液态肥存储罐体1相连接；软管泵5的入口与进肥管4连接；进肥管4延伸至液态肥存储罐体1的罐内，开关阀3安装在液态肥存储罐体1的出肥口处，通过管螺纹连接方式与液态肥存储罐体1的出肥口相连接；进肥管4与软管泵6的进口处相连；出肥管6与软管泵出口处相连接。

本发明的具体控制方法和工作过程为：首先利用空气开关8、变频器16、380V转220V变压器9、开关电源10、PLC触摸屏一体机13、启动按钮11、接线端子15、旋钮开关12、控制箱2、软管泵5构成的控制系统，对密度为1.1-1.5g/ml的液态肥料的施肥时间、施肥频率进行控制，获取不同频率、不同施肥时间下的施肥量数据；然后对数据进行处理，确立不同频率下的施肥量与施肥时间之间的函数关系；最后通过PLC编程和组态编程将获取函数的关系写入施肥系统，从而达到所需的施肥精度。

上述实施例仅为本发明的较佳的实例而已，并非是对本发明实施方式的限定，对于熟悉本领域的技术人员，在上述说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权力要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法，包括液态肥存储罐体（1）、施肥执行装置、施肥控制装置;所述施肥执行装置主要由开关阀（3）、进肥管（4）、软管泵（5）、出肥管（6）构成;软管泵（5）安装在液态肥存储罐体（1）的施肥控制操作室（26）中；软管泵（5）的入口与进肥管（4）一端连接；进肥管（4）的另一端与开关阀（3）一端连接；开关阀（3）的另一端与液态肥存储罐体（1）的出肥口相连接;软管泵的出肥口与出肥管（6）一端连接;所述施肥控制装置主要由控制箱（2）、空气开关（8）、变频器（16）、380V转220V变压器（9）、开关电源（10）、PLC触摸屏一体机（13）、启动按钮（12）、接线端子（15）、旋钮开关（11）组成;本发明还提供了一种控制方法，通过对大量施肥数据进行处理后获得施肥规律，将施肥规律以程序的方式写入PLC触摸屏一体机中，且施肥精度误差在0.3%-3%以内，提高施肥效率的同时降低了施肥成本。

2.根据权利要求1所述的液态肥存储罐体（1），其特征在于该罐体分为液态肥储存室（25）和施肥控制操作室（26），主要由通气孔（17）、吊环（18）、罐体开关门（19）、前支撑底座（20）、沉积池（21）、后支撑底座（22）、挂钩式扶梯（23）、进肥口（24）、出肥口组成;所述的前支撑底座（20）、后支撑底座（22）具有倾斜坡度，前后支撑底座高度差为3-11cm;沉积池（21）位于液态肥存储罐体（1）底部，用于储存液态肥存储罐体（1）内的废渣；挂钩式扶梯（23）位于液态肥存储罐体（1）的末端凸起处，方便操作人员顺利攀爬至罐体顶部的进肥口处;在不使用的情况下，可以将挂钩式扶梯从罐体末端凸起处取下放置到液态肥存储罐体（1）的施肥控制操作室（26）中，以防止未成年人或非操作人员不正当攀爬产生危险。

3.根据权利要求1所述的一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法，其特征在于：所述控制箱、开关阀（3）、进肥管（4）、软管泵（5）、出肥管（6）集成安装于液态肥存储罐体（1）施肥控制操作室（26）内。

4.根据权利要求1所述的一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法，其特征在于：所述控制箱（2）内部的380V的三相交流电从空气开关（8）的输出接线端接出与变频器（16）相连接；从空气开关(8)的输出接线端接出两条线与380V转220V变压器的输入端连接；从380V转220V变压器(9)的输出端接出后与开关电源（10）相连接；开关电源（10）输出接线端与接线端子（15）相连；从接线端子（15）接出的24V直流电压经过启动按钮（12）连接至PLC触摸屏一体机（12）的电源接口；PLC触摸屏一体机（13）的输入端只连接旋钮开关（11），输出端与变频器（16）相连；变频器（16）与软管泵（3）相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于软管泵的液态肥自动化精准施肥系统及控制方法，其控制方法特征在于：系统既可以通过传感器采集数据，也可在无传感器信号接入的情况下，通过对大量施肥数据进行处理后获取施肥规律，将施肥规律以程序的方式写入PLC触摸屏一体机中，最终达到0.3%-3%的施肥精度；在施肥过程中可以根据实际施肥需求通过旋钮开关（11）进行换挡调速，不影响其施肥精度。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于所述液态肥的密度范围为1.1-1.5g/ml。

7.根据所述权利要求5所述的控制方法，其特征在于通过软管泵进行定量控制，误差控制在0.3%-3%之内。