CN206819138U - 一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，系统包括PLC装置、水量电动控制阀、化肥电动控制阀、液体流量传感器、固体流量传感器、搅拌器、调配槽、输送泵、高位槽、输水管道和化肥管道，PLC装置分别连接水量电动控制阀、化肥电动控制阀、液体流量传感器和固体流量传感器，水量电动控制阀和液体流量传感器分别安装在输水管道上，化肥电动控制阀和固体流量传感器分别安装在化肥管道上，输水管道和化肥管道分别与调配槽连接，调配槽、输送泵和高位槽依次连接，所述的搅拌器连接调配槽。与现有技术相比，本实用新型具有自动化程度高、化肥配置精度高和调试过程方便快捷等优点。

Description

一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统

技术领域

本实用新型涉及自动化种植领域，尤其是涉及一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统。

背景技术

蔬菜是植物性原料中种类较多的一类，也是烹饪原料中消费较大的一类。随着大众对蔬菜类菜肴的需求越来越大，蔬菜种植占据着重要的地位。在蔬菜种植管理过程中，根据蔬菜品种的不同配制不同比例的肥料等各种工序，完全靠人工完成，既繁琐又劳累。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统。本实用新型系统采用西门子S7-300系列PLC、模拟量输入输出模块、TP900触摸屏以及现场传感器，实现自动配制肥料、自动浇灌等蔬菜种植自动控制系统。该系统软件设计先进、控制准确、操作方便，可产生良好的生产效益。彻底解决了人工养植的各种缺点和不足。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，所述的系统包括：

PLC装置：分别与进水模块和化肥送料模块连接，控制水和化肥输送速度；

进水模块：将配置化肥稀释液所需的水输送至调配槽内；

化肥送料模块：将配置化肥稀释液所需的化肥输送至调配槽内；

调配槽：将分别由进水模块和化肥送料模块输送过来的水和化肥混合均匀，并将化肥稀释液输送至高位槽；

高位槽：对调配槽输送过来的混合均匀的化肥稀释液储存。

所述的进水模块包括水量电动控制阀、液体流量传感器和输水管道，所述的水量电动控制阀和液体流量传感器分别安装在输水管道上，所述的输水管道与调配槽连接，所述的PLC装置分别连接水量电动控制阀和液体流量传感器。

所述的化肥送料模块包括化肥电动控制阀、固体流量传感器和化肥管道，所述的化肥电动控制阀和固体流量传感器分别安装在化肥管道上，所述的化肥管道与调配槽连接，所述的PLC装置分别连接化肥电动控制阀和固体流量传感器。

所述的系统还包括搅拌器，所述的搅拌器连接调配槽。

所述的调配槽和高位槽之间设有输送泵。

所述的系统还包括第一液位计和第二液位计，所述的第一液位计连接调配槽，所述的第二液位计连接高位槽。

所述的第一液位计和第二液位计均采用磁性翻柱式液位计。

所述的系统还包括现场浇灌装置，所述的现场浇灌装置连接高位槽。

所述的PLC装置为西门子S7-300系列PLC装置，所述的液体流量传感器为涡街流量计。

所述的系统还包括HMI人机界面，所述的HMI人机界面连接PLC装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、自动化程度高：本实用新型是运用PLC程序以及HMI人机界面设计，根据各蔬菜品种实现全自动化肥稀释液配制；

2、化肥配置精度高：该控制系统配置的混合化肥液体稀释液的浓度控制精度高，消除了液面波动误差造成的PLC误判断；

3、调试过程方便快捷：通过人机界面可直接读取设备状态信息以及设置相关参数，控制设备启动/停止。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型消除液面波动误差流程图。

其中：1、水量电动控制阀；2、液体流量传感器；3、搅拌器；4、第一液位计；5、调配槽；6、输送泵；7、高位槽；8、现场浇灌装置；9、第二液位计；10、固体流量传感器；11、化肥电动控制阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例：

本实用新型是运用PLC及HMI人机界面设计，根据各蔬菜品种实现全自动化肥稀释液配制和浇灌，属于数据采集，人工智能，综合管理的技术领域。该控制系统配置的混合化肥液体稀释液的浓度控制精度高，调试过程方便快捷。

具体结构为：

一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，如图1所示，系统包括PLC装置、水量电动控制阀1、化肥电动控制阀11、液体流量传感器2、固体流量传感器10、搅拌器3、调配槽5、输送泵6、高位槽7、输水管道和化肥管道，PLC装置分别连接水量电动控制阀1、化肥电动控制阀11、液体流量传感器2和固体流量传感器10，水量电动控制阀1和液体流量传感器2分别安装在输水管道上，化肥电动控制阀11和固体流量传感器10分别安装在化肥管道上，输水管道和化肥管道分别与调配槽5连接，调配槽5、输送泵6和高位槽7依次连接，搅拌器3连接调配槽5。系统还包括现场浇灌装置8，现场浇灌装置8连接高位槽7。

系统还包括第一液位计4和第二液位计9，第一液位计连接调配槽5，第二液位计9连接高位槽7。第一液位计4和第二液位计9均采用磁性翻柱式液位计。

本实用新型采用SIEMENS公司S7-300系列PLC装置，即CPU313C-2DP作为系统的控制器。为方便操作的灵活性，现场操作台配备ET200作为分站，另外配以模拟量输入模块SM331及模拟量输出模块SM332，进行液位、质量流量计、调节阀等信号的显示及控制。

(1)液位控制

调配槽、高位槽等配料槽在进水或配料过程中，需控制其液位。系统采用了目前市场上应用较为广泛的磁性翻柱式液位计，它以磁性浮子驱动双色磁翻柱指示液位，在浮球磁力的作用下，液位传感器输出标准的变化电阻信号，经过变送器把电阻信号转换成4～20mA电流信号输出。PLC模拟量输入模块接收4～20mA电流信号，根据传感器的量程，PLC计算出实际的液位值并在触摸屏上显示。在本系统中，由于搅拌器搅拌加水过程中会引起液面波动，由于磁性翻柱式液位计较为灵敏，液面波动会引起PLC的误判断。因此在程序中，加入了功能块FC1，该功能块忽略短时间内液面波动引起的波动，防止电动调节阀，输送泵误动作。消除液面波动误差的控制。消除液面波动误差的控制流程图如图2所示。

其中L_实际为液位实际值，L_设定为液位目标值，IO5为计数值，IN1为计数目标值。

(2)搅拌时间控制

程序利用PLC自带的接通延时定时器S_ODT实现调配槽搅拌器的搅拌时间控制。由用户根据实际情况在HMI上设置搅拌时间。

(3)流量控制

本实用新型流量信号控制采用涡街流量计，该流量计是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的，并且可以直接把流量转换成电流输出，输出4～20mA信号，经模拟量输入模块到PLC中。控制流量采用调节阀，接收PLC输出的4～20mA信号来控制电动调节阀的开度。当质量流量的累计值达到设定值的80％时，调节阀分别逐渐关小，达到100％时完全关闭。采样周期越小，采样值越能反映模拟量的变化情况。但是采样周期太小会增加CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化。确定采样周期时，应保证在被控量迅速变化时，能有足够多的采样点数，以保证不会因采样点过稀而丢失被采集的模拟量中的重要信息。

(4)人机界面设计

系统还包括HMI人机界面，HMI人机界面连接PLC装置。本实用新型控制系统中触摸屏软件设计采用Siemens全集成自动化软件平台PORTAL组态软件，触摸屏界面主要实现如下功能：

搅拌器和配料输送泵的启动/停止，运行状态，故障状态，显示调配槽电动调节阀等的实时状态，各槽的液位值，各流量计的实时值。

部分参数设定：化肥稀释剂的总量、化肥稀释剂的浓度、调配槽搅拌器搅拌时间，浇灌开始的时间，浇灌次数等的设定。

工作原理：

本实用新型蔬菜种植管理系统中，用户只要在HMI上设置需调配化肥稀释剂的总量和化肥稀释剂的浓度，PLC根据编制的数学模型，自动计算出需在调配槽中投放多少化肥和在调配槽中需加入多少水。系统自动加化肥和水系统由流量传感器和电动控制阀完成，PLC根据每一次采样周期来读取流量传感器的4-20mA信号，配合传感器的量程计算出每一个周期化肥和水的进量，在PLC中进行量的累加，到了目标量值后，电动阀关闭进料和水，配液完成。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的系统包括：

PLC装置：分别与进水模块和化肥送料模块连接，控制水和化肥输送速度；

进水模块：将配置化肥稀释液所需的水输送至调配槽内；

化肥送料模块：将配置化肥稀释液所需的化肥输送至调配槽内；

调配槽：将分别由进水模块和化肥送料模块输送过来的水和化肥混合均匀，并将化肥稀释液输送至高位槽；

高位槽：对调配槽输送过来的混合均匀的化肥稀释液储存。

2.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的进水模块包括水量电动控制阀(1)、液体流量传感器(2)和输水管道，所述的水量电动控制阀(1)和液体流量传感器(2)分别安装在输水管道上，所述的输水管道与调配槽(5)连接，所述的PLC装置分别连接水量电动控制阀(1)和液体流量传感器(2)。

3.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的化肥送料模块包括化肥电动控制阀(11)、固体流量传感器(10)和化肥管道，所述的化肥电动控制阀(11)和固体流量传感器(10)分别安装在化肥管道上，所述的化肥管道与调配槽(5)连接，所述的PLC装置分别连接化肥电动控制阀(11)和固体流量传感器(10)。

4.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的系统还包括搅拌器，所述的搅拌器(3)连接调配槽(5)。

5.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的调配槽(5)和高位槽(7)之间设有输送泵(6)。

6.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的系统还包括第一液位计(4)和第二液位计(9)，所述的第一液位计(4)连接调配槽(5)，所述的第二液位计(9)连接高位槽(7)。

7.根据权利要求6所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的第一液位计(4)和第二液位计(9)均采用磁性翻柱式液位计。

8.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的系统还包括现场浇灌装置(8)，所述的现场浇灌装置(8)连接高位槽(7)。

9.根据权利要求2所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的PLC装置为西门子S7-300系列PLC装置，所述的液体流量传感器为涡街流量计。

10.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜种植管理的全自动化肥稀释液配置系统，其特征在于，所述的系统还包括HMI人机界面，所述的HMI人机界面连接PLC装置。