CN210352379U - 一种大棚智能施肥控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大棚智能施肥控制系统，包括PLC控制单元、传感器组件和大棚环境控制组件，PLC控制单元的输入端通过线缆与传感器组件的输出端连接，PLC控制单元的输出端通过线缆与大棚环境控制组件的输入端连接，大棚环境控制组件包括继电器组和执行组件，继电器组包括多只继电器，PLC控制单元的输出端与继电器的线圈一一对应连接，继电器的触点与执行组件一一对应连接。通过继电器组的通断来实现执行组件通断的控制，使用二氧化碳储槽存储二氧化碳，用于向大棚施加二氧化碳肥，汽化器将业态二氧化碳汽化后，通过管道向大棚内施加，保障作物生长需要的二氧化碳的量，促进植物的快速生长，提高植物的品质和产量。

Description

一种大棚智能施肥控制系统

技术领域

本实用新型属于农业种植大棚内环境控制技术领域，具体地说涉及一种大棚智能施肥控制系统。

背景技术

绿色植物能够进行光合作用，指含有叶绿体的绿色植物、动物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应，利用光合色素将二氧化碳或硫化氢和水转化为有机物，并释放出氧气或氢气的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。光合作用是生物界赖以生存的基础。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是他们赖以生存的关键，而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

植物在生长过程中需要合适的温度、光照、湿度、CO2浓度等关键参数，适宜的生长环境不仅能促进植物的快速生长，同时也可以最大限度的提高植物的品质和产量。

目前市场上现有的大棚控制系统均采用计算机控制，实现了大棚内温度、光照、湿度、通风的自动控制，为植物创造了基本的生长环境。但是由于二氧化碳是植物光合作用的原料，二氧化碳施肥能促进植物的光合作用，促进植物生长。以往的大棚控制系统无法实时控制大棚内CO2的浓度，而不同的植物在不同的环境温湿度和光照条件下对CO2的需求是不同的，这就导致植物在生长过程中缺乏CO2，从而无法达到最大的产量和效益。

实用新型内容

针对现有技术中上述的不足，本实用新型提供一种大棚智能施肥控制系统，该控制器采用PLC控制单元作为控制器，控制原理简单，可扩展能力强，通过继电器组的通断来实现执行组件通断的控制，使用二氧化碳储槽存储二氧化碳，用于向大棚施加二氧化碳肥，汽化器将业态二氧化碳汽化后，通过管道向大棚内施加，保障作物生长需要的二氧化碳的量，促进植物的快速生长，提高植物的品质和产量。

为了达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：一种大棚智能施肥控制系统，包括PLC控制单元、传感器组件和大棚环境控制组件，所述的PLC控制单元的输入端通过线缆与传感器组件的输出端连接，所述的PLC控制单元的输出端通过线缆与大棚环境控制组件的输入端连接，所述的大棚环境控制组件包括继电器组和执行组件，所述的继电器组包括多只继电器，PLC控制单元的输出端与继电器的线圈一一对应连接，继电器的触点与执行组件一一对应连接；所述的执行组件包括二氧化碳储槽、通过管道与二氧化碳储槽连通的汽化器、设置在汽化器出口上的出口阀门、设置在汽化器进口上的进口阀门以及设置在二氧化碳施加管道上的大棚1号电磁阀和大棚2号电磁阀，PLC控制单元的汽化器出口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器出口上的出口阀门连接，PLC控制单元的汽化器进口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器进口上的进口阀门连接；PLC控制单元的大棚1号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚1号电磁阀连接，PLC控制单元的大棚2号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚2号电磁阀连接。

进一步地，所述的控制系统还包括人机交互设备，所述的人机交互设备通过线缆与PLC控制器电连接。

进一步地，所述的PLC控制单元包括PLC控制器、数字量扩展模块、模拟量扩展模块和物联网无线通讯与控制模块，所述的数字量扩展模块和模拟量扩展模块分别通过总线与PLC控制器连接，所述物联网无线通信与控制模块通过通信总线与PLC控制器连接。

进一步地，所述的传感器组件包括二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器，二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器分别与PLC控制单元的一个输入端连接；所述的二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器和二氧化碳储槽液位检测传感器的数量分别与二氧化碳储槽的数量相同，所述的水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器的数量分别与水槽的数量相同；所述的二氧化碳流量检测传感器和光照检测传感器的数量与大棚数量相同；所述的二氧化碳浓度检测传感器、温度检测传感器和湿度检测传感器的数量与大棚隔断数量相同。

进一步地，所述的执行组件还包括加热装置、光幕电机、日光灯、加湿器以及阀门组，所述的加热装置通过继电器与PLC控制单元的温度控制输出端连接，所述的光幕电机通过继电器与PL控制单元的光幕控制输出端连接，所述的日光灯通过继电器与PLC控制单元的光照控制输出端连接，所述的加湿器通过继电器与PLC控制单元的加湿器控制输出端连接，所述的阀门组包括大棚1号电磁阀、大棚2号电磁阀、水槽加水电磁阀、水槽放水电磁阀、二氧化碳储槽气相阀、二氧化碳储槽液相阀、出口阀门和进口阀门，所述的水槽加水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽加水控制端连接，所述的水槽放水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽放水控制端连接，所述的二氧化碳储槽气相阀过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽气相阀信号端连接，所述的二氧化碳储槽液相阀过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽液相阀信号端连接。

进一步地，所述的执行组件还包括大棚阻垢剂添加装置和大棚杀菌剂添加装置，大棚阻垢剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚阻垢剂添加控制信号端连接，大棚杀菌剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚杀菌剂添加控制信号端连接。

进一步地，所述的系统还包括声光报警装置，所述的声光报警装置通过继电器与PLC控制单元的声光报警控制信号输出端连接。

进一步地，所述的系统还包括大棚开关电源，开关电源将380V总电源转换为24V开关电源并为系统供电。

本实用新型的有益效果是：

(1)该控制器采用PLC控制单元作为控制器，控制原理简单，可扩展能力强，通过继电器组的通断来实现执行组件通断的控制，使用二氧化碳储槽存储二氧化碳，用于向大棚施加二氧化碳肥，汽化器将业态二氧化碳汽化后，通过管道向大棚内施加，保障作物生长需要的二氧化碳的量，促进植物的快速生长，提高植物的品质和产量。

(2)设置二氧化碳储槽压力检测传感器和二氧化碳储槽液位检测传感器，及时检测二氧化碳储量，便于及时补充二氧化碳库存，设置水槽PH检测传感器和水槽电导率检测传感器，便于用户能够及时获取水槽中储存的水的水质情况，便于用户及时对浇灌的水质进行调节，更有利于作物生长。

(3)设置大棚阻垢剂添加装置和大棚杀菌剂添加装置，能够实现大棚阻垢剂和杀虫剂的添加，为植物生长提供更好的生长环境。

(4)设置物联网无线通信与控制模块，便于用户通过网络实现大棚智能施肥控制系统与电脑或手机的远程通信，实现网络化的农业生产管理，节省人力物力成本。

附图说明

图1为本实用新型控制系统结构框图；

图2本实用新型电源示意图；

图3为本实用新型PLC控制器接线示意图；

图4为本实用新型数字量扩展模块接线示意图；

图5为本实用新型模拟量扩展模块接线示意图A；

图6为本实用新型模拟量扩展模块接线示意图B；

图7为本实用新型模拟量扩展模块接线示意图C；

图8为本实用新型模拟量扩展模块接线示意图D；

图9为本实用新型输出控制接线示意图A；

图10为本实用新型输出控制接线示意图B；

图11为本实用新型输出控制接线图C；

图中，KA1-第一继电器，KA2-第二继电器，KA3-第三继电器，KA4-第四继电器，KA5-第五继电器，KA6-第六继电器，KA7-第七继电器，KA8-第八继电器，KA9-第九继电器，KA10-第十继电器，KA11-第十一继电器，KA12-第十二继电器，KA13-第十三继电器，KA14-第十四继电器，KA15-第十五继电器，KA16-第十六继电器，KA17-第十七继电器，KA18-第十八继电器，KA19-第十九继电器，KA20-第二十继电器，KA21-第二十一继电器，KA22-第二十二继电器，KA23-第二十三继电器，KA24-第二十四继电器，KA25-第二十五继电器，KA26-第二十六继电器，KA27-第二十七继电器，KA28-第二十八继电器，KA29-第二十九继电器，KA30-第三十继电器，KA31-第三十一继电器，KA32-第三十二继电器，KA33-第三十三继电器，KA34-第三十四继电器，KA35-第三十五继电器，KA36-第三十六继电器，QF0-第一断路器，QF1-第二断路器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，一种大棚智能施肥控制系统，包括PLC控制单元、传感器组件和大棚环境控制组件，所述的PLC控制单元的输入端通过线缆与传感器组件的输出端连接，所述的PLC控制单元的输出端通过线缆与大棚环境控制组件的输入端连接，所述的大棚环境控制组件包括继电器组和执行组件，所述的继电器组包括多只继电器，PLC控制单元的输出端与继电器的线圈一一对应连接，继电器的触点与执行组件一一对应连接；所述的执行组件包括二氧化碳储槽、通过管道与二氧化碳储槽连通的汽化器、设置在汽化器出口上的出口阀门、设置在汽化器进口上的进口阀门以及设置在二氧化碳施加管道上的大棚1号电磁阀和大棚2号电磁阀，PLC控制单元的汽化器出口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器出口上的出口阀门连接，PLC控制单元的汽化器进口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器进口上的进口阀门连接；PLC控制单元的大棚1号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚1号电磁阀连接，PLC控制单元的大棚2号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚2号电磁阀连接。

进一步地，所述的控制系统还包括人机交互设备，所述的人机交互设备通过线缆与PLC控制器电连接。

进一步地，所述的PLC控制单元包括PLC控制器、数字量扩展模块、模拟量扩展模块和物联网无线通讯与控制模块，所述的数字量扩展模块和模拟量扩展模块分别通过总线与PLC控制器连接，所述物联网无线通信与控制模块通过通信总线与PLC控制器连接。物联网无线通讯与控制模块可以选用NB-iot、GSM或WIFI，PLC控制器通过串口、spi等连接NB-iot、GSM或WIFI等实现与互联网的连接，便于用户通过网络实现大棚智能施肥控制系统与电脑或手机的远程通信，实现网络化的农业生产管理，节省人力物力成本。

进一步地，所述的传感器组件包括二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器，二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器分别与PLC控制单元的一个输入端连接；所述的二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器和二氧化碳储槽液位检测传感器的数量分别与二氧化碳储槽的数量相同，所述的水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器的数量分别与水槽的数量相同；所述的二氧化碳流量检测传感器和光照检测传感器的数量与大棚数量相同；所述的二氧化碳浓度检测传感器、温度检测传感器和湿度检测传感器的数量与大棚隔断数量相同。

进一步地，所述的执行组件还包括加热装置、光幕电机、日光灯、加湿器以及阀门组，所述的加热装置通过继电器与PLC控制单元的温度控制输出端连接，所述的光幕电机通过继电器与PL控制单元的光幕控制输出端连接，所述的日光灯通过继电器与PLC控制单元的光照控制输出端连接，所述的加湿器通过继电器与PLC控制单元的加湿器控制输出端连接，所述的阀门组包括大棚1号电磁阀、大棚2号电磁阀、水槽加水电磁阀、水槽放水电磁阀、二氧化碳储槽气相阀、二氧化碳储槽液相阀、出口阀门和进口阀门，所述的水槽加水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽加水控制端连接，所述的水槽放水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽放水控制端连接，所述的二氧化碳储槽气相阀过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽气相阀信号端连接，所述的二氧化碳储槽液相阀过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽液相阀信号端连接。

进一步地，所述的执行组件还包括大棚阻垢剂添加装置和大棚杀菌剂添加装置，大棚阻垢剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚阻垢剂添加控制信号端连接，大棚杀菌剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚杀菌剂添加控制信号端连接。

进一步地，所述的系统还包括声光报警装置，所述的声光报警装置通过继电器与PLC控制单元的声光报警控制信号输出端连接。

进一步地，所述的系统还包括大棚开关电源，开关电源将380V总电源转换为24V开关电源并为系统供电。

如图2到图11所示，在本实用新型的一个实施例中，该控制系统控制共4座大棚，大棚内不设隔断，380V交流电源经过第一断路器QF0接入系统，在经第二断路器QF1后传输到24V开关电源，将电源转换为系统需要的24V开关电源。PLC控制器通过总线与人机交互设备连接，PLC通过数据传输线与数字量扩展模块和模拟量扩展模块连接；PLC控制器的声光报警控制信号输出端通过第一继电器KA1与声光报警装置连接，PLC控制器的1#大棚温度控制输出端通过第二继电器KA2与1#大棚调温装置连接，PLC控制器的1#大棚光幕控制输出端通过第三继电器KA3与1#大棚光幕电机连接，PLC控制器的1#大棚光照控制输出端通过第四继电器KA4与1#大棚日光灯连接，PLC控制器的1#大棚加湿器控制输出端通过第五继电器KA5与1#大棚加湿器连接，PLC控制器的1#大棚1号电磁阀控制输出端通过第六继电器KA6与1#大棚1号电磁阀连接，PLC控制器的1#大棚2号电磁阀控制输出端通过第七继电器KA7与1#大棚2号电磁阀连接，PLC控制器的声光报警控制信号输出端通过第八继电器KA8与声光报警装置连接，PLC控制器的输出端连接第九继电器KA9和第十继电器KA10作为备用输出端；数字量扩展模块的2#大棚温度控制输出端通过第十一继电器KA11与2#大棚调温装置连接，数字量扩展模块的2#大棚光幕控制输出端通过第十二继电器KA12与2#大棚光幕电机连接，数字量扩展模块的2#大棚光照控制输出端通过第十三继电器KA13与2#大棚日光灯连接，数字量扩展模块的2#大棚加湿器控制输出端通过第十四继电器KA14与2#大棚加湿器连接，数字量扩展模块的2#大棚1号电磁阀控制输出端通过第十五继电器KA15与2#大棚1号电磁阀连接，数字量扩展模块的2#大棚2号电磁阀控制输出端通过第十六继电器KA16与2#大棚2号电磁阀连接；数字量扩展模块的3#大棚温度控制输出端通过第十七继电器KA17与3#大棚调温装置连接，数字量扩展模块的3#大棚光幕控制输出端通过第十八继电器KA18与3#大棚光幕电机连接，数字量扩展模块的3#大棚光照控制输出端通过第十九继电器KA19与3#大棚日光灯连接，数字量扩展模块的3#大棚加湿器控制输出端通过第二十继电器KA20与3#大棚加湿器连接，数字量扩展模块的3#大棚1号电磁阀控制输出端通过第二十一继电器KA21与3#大棚1号电磁阀连接，数字量扩展模块的3#大棚2号电磁阀控制输出端通过第二十二继电器KA22与3#大棚2号电磁阀连接；数字量扩展模块的4#大棚温度控制输出端通过第二十三继电器KA23与4#大棚调温装置连接，数字量扩展模块的4#大棚光幕控制输出端通过第二十四继电器KA24与4#大棚光幕电机连接，数字量扩展模块的4#大棚光照控制输出端通过第二十五继电器KA25与4#大棚日光灯连接，数字量扩展模块的4#大棚加湿器控制输出端通过第二十六继电器KA26与4#大棚加湿器连接，数字量扩展模块的4#大棚1号电磁阀控制输出端通过第二十七继电器KA27与4#大棚1号电磁阀连接，数字量扩展模块的4#大棚2号电磁阀控制输出端通过第二十八继电器KA28与4#大棚2号电磁阀连接；数字量扩展模块的水槽加水控制输出端通过第二十九继电器KA29与水槽加水电磁阀连接，数字量扩展模块的水槽放水控制输出端通过第三十继电器KA30与水槽放水电磁阀连接，数字量扩展模块的大棚阻垢剂添加控制信号端通过第三十一继电器KA31与大棚阻垢剂添加装置连接，数字量扩展模块的大棚杀菌剂添加控制信号端通过第三十二继电器KA32与大棚杀菌剂添加装置连接，数字量扩展模块的二氧化碳储槽气相阀信号端通过第三十三继电器KA33与二氧化碳储槽气相阀连接，数字量扩展模块的二氧化碳储槽液相阀信号端通过第三十四继电器KA34与二氧化碳储槽液相阀连接，数字量扩展模块的汽化器进口阀控制输出端通过第三十五继电器KA35与设置在汽化器进口上的进口阀门连接，数字量扩展模块的汽化器出口阀控制输出端通过第三十六继电器KA36与设置在汽化器出口上的出口阀门连接。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：包括PLC控制单元、传感器组件和大棚环境控制组件，所述的PLC控制单元的输入端通过线缆与传感器组件的输出端连接，所述的PLC控制单元的输出端通过线缆与大棚环境控制组件的输入端连接，所述的大棚环境控制组件包括继电器组和执行组件，所述的继电器组包括多只继电器，PLC控制单元的输出端与继电器的线圈一一对应连接，继电器的触点与执行组件一一对应连接；所述的执行组件包括二氧化碳储槽、通过管道与二氧化碳储槽连通的汽化器、设置在汽化器出口上的出口阀门、设置在汽化器进口上的进口阀门以及设置在二氧化碳施加管道上的大棚1号电磁阀和大棚2号电磁阀，PLC控制单元的汽化器出口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器出口上的出口阀门连接，PLC控制单元的汽化器进口阀控制输出端通过继电器与设置在汽化器进口上的进口阀门连接；PLC控制单元的大棚1号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚1号电磁阀连接，PLC控制单元的大棚2号电磁阀控制输出端通过继电器与大棚2号电磁阀连接；

所述的控制系统还包括人机交互设备，所述的人机交互设备通过线缆与PLC控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的PLC控制单元包括PLC控制器、数字量扩展模块、模拟量扩展模块和物联网无线通讯与控制模块，所述的数字量扩展模块和模拟量扩展模块分别通过总线与PLC控制器连接，所述物联网无线通信与控制模块通过通信总线与PLC控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的传感器组件包括二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器，二氧化碳浓度检测传感器、二氧化碳流量检测传感器、温度检测传感器、湿度检测传感器、光照检测传感器、二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器、二氧化碳储槽液位检测传感器、水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器分别与PLC控制单元的一个输入端连接；所述的二氧化碳储槽出口压力检测传感器、二氧化碳储槽压力检测传感器和二氧化碳储槽液位检测传感器的数量分别与二氧化碳储槽的数量相同，所述的水槽PH检测传感器、水槽电导率检测传感器和水槽液位检测传感器的数量分别与水槽的数量相同；所述的二氧化碳流量检测传感器和光照检测传感器的数量与大棚数量相同；所述的二氧化碳浓度检测传感器、温度检测传感器和湿度检测传感器的数量与大棚隔断数量相同。

4.根据权利要求1所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的执行组件还包括调温装置、光幕电机、日光灯、加湿器以及阀门组，所述的调温装置通过继电器与PLC控制单元的温度控制输出端连接，所述的光幕电机通过继电器与PL控制单元的光幕控制输出端连接，所述的日光灯通过继电器与PLC控制单元的光照控制输出端连接，所述的加湿器通过继电器与PLC控制单元的加湿器控制输出端连接，所述的阀门组包括大棚1号电磁阀、大棚2号电磁阀、水槽加水电磁阀、水槽放水电磁阀、二氧化碳储槽气相阀、二氧化碳储槽液相阀、出口阀门和进口阀门，所述的水槽加水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽加水控制端连接，所述的水槽放水电磁阀通过继电器与PLC控制单元的水槽放水控制端连接，所述的二氧化碳储槽气相阀通过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽气相阀信号端连接，所述的二氧化碳储槽液相阀通过继电器与PLC控制单元的二氧化碳储槽液相阀信号端连接。

5.根据权利要求4所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的执行组件还包括大棚阻垢剂添加装置和大棚杀菌剂添加装置，大棚阻垢剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚阻垢剂添加控制信号端连接，大棚杀菌剂添加装置通过继电器与PLC控制单元的大棚杀菌剂添加控制信号端连接。

6.根据权利要求1所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的系统还包括声光报警装置，所述的声光报警装置通过继电器与PLC控制单元的声光报警控制信号输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种大棚智能施肥控制系统，其特征在于：所述的系统还包括大棚开关电源，开关电源将380V总电源转换为24V开关电源并为系统供电。

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