CN205357105U - 一种基于plc控制的智能施肥与灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室大棚里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。本实用新型完全实现PLC控制系统对温室大棚里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制，节省了人力，提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本，严格控制温室大棚里农作物的施肥与灌溉精度，能够产生很好的经济效益和社会效益。

Description

一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及温室大棚农作物的PLC控制技术、施肥与灌溉技术，更具体的说，涉及一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统。

背景技术

随着我国农业的不断发展，化肥的使用也随之增加。但是，花费的大面积施用导致土壤养分失衡，继而引起土壤板块结，恶化土壤环境，影响农业可持续发展。化肥投入尤其是磷肥的投入普遍偏高，造成养分投入比例失调，增加了肥料的投入成本。我国肥料平均利用率较发达国家低也是环境污染特别是水体富营养化的直接原因之一。我国水资源缺乏且地区间分配不平衡，为了节约用水，提高水资源到的利用率，必须改进灌溉方式。

随着人们环境意识的加强和农产品由数量型向质量型的转变，远程智能施肥及灌溉系统将是提高土壤环境作为农作物施肥的关键问题，是一个这里要解决的问题。

以往的智能施肥与灌溉系统存在以下缺点：

(一)以往的智能施肥与灌溉系统没有采用PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，其控制方式效果不佳、不易于实现智能施肥与灌溉；

(二)、以往的智能施肥与灌溉系统没有采用组合式结构，其组成结构不包括包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置，其组合结构比较复杂、操作不便；

(三)、以往的智能施肥与灌溉系统没有采用数据采集系统，更没有采用水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪，不能很好地进行智能施肥与灌溉系统的数据采集；

(四)、以往的智能施肥与灌溉系统没有采用执行装置，更没有采用计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关，不能实时施肥与灌溉的自动化监控，不能提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本，严格控制温室大棚里农作物的施肥与灌溉精度，更不能够产生很好的经济效益和社会效益。

发明内容

本实用新型是为了克服上述不足，给出了一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。

所述的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪。

进一步地，所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡。

进一步地，所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡。

进一步地，所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计。

进一步地，所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计。

进一步地，所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统。

所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器。

进一步地，所述的温度传感器，采用DS18B120温度传感器。

进一步地，所述的温度传感器，采用DS1101温度传感器。

进一步地，所述的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关。

进一步地，所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D。

进一步地，所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5。

进一步地，所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚。

所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀。

进一步地，所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2。

进一步地，所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D。

进一步地，所述的PLC控制器采用S7-200。

进一步地，所述的数据通讯模块包括RS232、RS482。

进一步地，所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块。

进一步地，所述的控制总线采用IC控制总线。

本实用新型发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

(1)、本发明采用的模块化结构，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。其结构简单、操作方便；

(2)、本发明采用的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪；所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡；所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡；所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计；所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计；所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统；

(3)、本发明采用的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关；所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D；所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5；所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚；所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀；所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2；所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D；

(4)、本发明采用的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线；所述的PLC控制器采用S7-300；所述的数据通讯模块包括RS232、RS482；所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块；所述的控制总线采用IC控制总线。

除了以上这些，本发明完全实现PLC控制系统对温室大棚里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制，节省了人力，提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本，严格控制温室大棚里农作物的施肥与灌溉精度，能够产生很好的经济效益和社会效益。

本实用新型的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其它优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型发明的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统的结构示意图；

图2为本实用新型发明的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统的施肥及灌溉控制系统的结构图；

图3为本实用新型发明的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统完成PLC控制的智能施肥与灌溉的过程图。

具体实施方式

实施实例1

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用的保护范围。

如图1所示，一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。

又，本发明采用的模块化结构，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。其结构简单、操作方便，又是本发明一个显著特点。

所述的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪。

进一步作为优选的实施方式，所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡。

进一步作为优选的实施方式，所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡。

进一步作为优选的实施方式，所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计。

进一步作为优选的实施方式，所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计。

进一步作为优选的实施方式，所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统。

又，本发明采用的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪；所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡；所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡；所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计；所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计；所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统，又是本发明一个显著特点。

所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器。

进一步作为优选的实施方式，所述的温度传感器，采用DS18B120温度传感器。

进一步作为优选的实施方式，所述的温度传感器，采用DS1101温度传感器。

又，本发明采用的传感器包括温度传感器、湿度传感器；所述的温度传感器，采用DS18B120温度传感器；所述的温度传感器，采用DS1101温度传感器，又是本发明一个显著特点。

所述的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关。

如图2所示，施肥及灌溉控制系统的结构图，所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D。

进一步作为优选的实施方式，所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5。

进一步作为优选的实施方式，所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚。

进一步作为优选的实施方式，所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀。

进一步作为优选的实施方式，所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2。

所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D。

施肥及灌溉控制系统的工作过程如下：

步骤一、启动触摸屏；

步骤二、PLC控制器工作；

步骤三、驱动与隔离装置工作；

(1)、驱动与隔离装置1工作；

(2)、驱动与隔离装置2工作；

(3)、驱动与隔离装置3工作；

(4)、驱动与隔离装置4工作；

(5)、驱动与隔离装置5工作。

步骤三、计量控制阀工作；

(1)、计量控制阀1工作；

(2)、计量控制阀2工作。

步骤四、肥料装置工作；

(1)、肥料装置A施肥；

(2)、肥料装置B施肥；

(3)、肥料装置C施肥；

(4)、肥料装置D施肥。

步骤五、计量泵工作；

(1)、计量泵A工作；

(2)、计量泵B工作；

(3)、计量泵C工作；

(4)、计量泵D工作。

步骤六、肥料通过计量泵把农肥送入回旋混合仓；

步骤七、农药通过计量控制阀在水池中加入药水送入回旋混合仓。

步骤八、完成温室大棚施肥；

步骤九、完成温室大棚中的农作物的喷药。

又，本发明采用的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关；所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D；所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5；所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚；所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀；所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2；所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D，又是本发明一个显著特点。

所述的PLC控制器采用S7-200。

所述的数据通讯模块包括RS232、RS482。

所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块。

所述的控制总线采用IC控制总线。

又，本发明采用的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线；所述的PLC控制器采用S7-300；所述的数据通讯模块包括RS232、RS482；所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块；所述的控制总线采用IC控制总线，又是本发明一个显著特点。

实施实例2

一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统完成PLC控制的智能施肥与灌溉的过程，如图3所示，包括一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统初始化；工控机工作；PLC控制器工作；数据采集系统工作；传感器工作；数据采集系统工作；是否完成PLC控制的智能施肥与灌溉系统数据的采集；执行装置工作；判断是否完成PLC控制的智能施肥与灌溉；完成PLC控制的智能施肥与灌溉等以下几个步骤：

步骤一：一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统初始化；

步骤二：工控机工作；

步骤三：PLC控制器工作；

步骤四：数据采集系统工作；

(1)、水压监视仪工作；

(2)、视频监视仪工作；

(3)、水位装置工作；

(4)、酸碱度监视仪工作。

步骤五：传感器工作；

(1)、温度传感器采集温度数据；

(2)、湿度传感器采集湿度数据。

步骤六：数据采集系统工作；

步骤七：是否完成PLC控制的智能施肥与灌溉系统数据的采集；

情况一：如果没有完成PLC控制的智能施肥与灌溉系统数据的采集，则执行步骤四；

情况二：如果完成PLC控制的智能施肥与灌溉系统数据的采集，则执行步骤八；

步骤八：执行装置工作；

(1)、计量泵工作；

(2)、驱动与隔离装置工作；

(3)、搅拌器工作；

(4)、阀体装置工作；

(5)、限流开关工作；

(6)、肥料装置工作；

步骤九：判断是否完成PLC控制的智能施肥与灌溉；

情况一：如果没有完成PLC控制的智能施肥与灌溉，则执行步骤四；

情况二：如果完成PLC控制的智能施肥与灌溉，则执行步骤十；

步骤十：完成PLC控制的智能施肥与灌溉。

本发明显著的特点：

1)、本发明采用的模块化结构，包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。其结构简单、操作方便。

2)、本发明采用的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪；所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡；所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡；所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计；所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计；所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统。

3)、本发明采用的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关；所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D；所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5；所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚；所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀；所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2；所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D。

4)、本发明采用的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线；所述的PLC控制器采用S7-300；所述的数据通讯模块包括RS232、RS482；所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块；所述的控制总线采用IC控制总线。

5)、本发明完全实现PLC控制系统对温室大棚里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制，节省了人力，提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本，严格控制温室大棚里农作物的施肥与灌溉精度，能够产生很好的经济效益和社会效益。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡等同替换或等效变换变形的技术方案，均在本发明要求保护范围。本发明的是实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些是实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的是实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域工程技术人员公知的技术。

Claims (5)

1.一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，其特征在于：包括工控机、PLC控制系统、外设装置、数据采集系统、传感器、执行装置；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、数据通讯模块、以太网模块、控制总线，所述的PLC控制系统，上端通过以太网模块与工控机相连，右端通过数据通讯模块与外设装置相连，所述的外设装置包括触摸屏、打印机，所述的触摸屏，用于人机交互式对话，所述的打印机，用于B5纸打印温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制信息；下端通过控制总线与数据采集系统、传感器、执行装置相连，实现PLC控制系统对温室里农作物的远程施肥与灌溉的智能化、自动化控制。

2.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，其特征在于：

所述的数据采集系统包括水压监视仪、视频监视仪、水位装置、酸碱度监视仪；

(1)、所述的水压监视仪包括水压计、摄像头、水压监视仪的数据采集卡；

(2)、所述的视频监视仪包括摄像头、CMOS传感器、USB3.0全速接口、视频监视仪的数据采集卡；

(3)、所述的水位装置包括进水水位器、出水水位器、田间水位器、温湿度计；

所述的温湿度计采用PIC18F4620温湿度计；

(4)、所述的酸碱度监视仪包括酸碱度计、酸碱度监视处理系统。

3.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，其特征在于：

所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器；

(1)、所述的温度传感器，采用DS18B120温度传感器；

(2)、所述的温度传感器，采用DS1101温度传感器。

4.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，其特征在于：

所述的执行装置包括计量泵、驱动与隔离装置、回旋混合仓、搅拌器、肥料装置、阀体装置、限流开关；

(1)、所述的计量泵包括计量泵A、计量泵B、计量泵C、计量泵D；

(2)、所述的驱动与隔离装置包括驱动与隔离装置1、驱动与隔离装置2、驱动与隔离装置3、驱动与隔离装置4、驱动与隔离装置5；

(3)、所述的回旋混合仓包括回旋混合仓体、温室大棚；

(4)、所述的阀体装置包括水泵阀、电磁阀、计量控制阀；

所述的计量控制阀包括计量控制阀1和计量控制阀2；

(5)、所述的肥料装置包括肥料装置A、肥料装置B、肥料装置C、肥料装置D。

5.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的智能施肥与灌溉系统，其特征在于：

(1)、所述的PLC控制器采用S7-200；

(2)、所述的数据通讯模块包括RS232、RS482；

(3)、所述的以太网模块包括以太网连接模块、以太网、以太网组网模块；

(4)、所述的控制总线采用IC控制总线。