專利名稱：復混肥生產控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復混肥生產控制系統，特別是一種能有針對性地為用戶提供復混
肥的自動化復混肥生產控制系統。
背景技術：
化肥是農業領域重要的生產資料，我國每年都會有大量的化肥生產和進口，化肥 生產和運輸每年都要消耗大量的能源和運輸資源，農業領域為了追求更高的作物產量，每 年都要增加化肥的使用量。 現有的摻混復混肥一般是將兩種或兩種以上的原料化肥，以固定比例通過物理方 法混合而制成，其原料化肥主要包括含有氮、磷、鉀等有效成分的單質肥，也包括磷銨等復 合肥。制造過程一般是通過人力將50公斤包裝的原料化肥經解袋、計量后，以預定比例投 放入混合機攪拌混合，再根據包裝規格計量包裝而制得成品，整個過程除了攪拌工序以外， 基本都只能由人工完成。這樣的生產方法技術含量低容易掌握，生產設備也具有操作簡單 的優點。 但是，由于大部分工序如解袋、搬運、計量、投料等都由人力完成，工人勞動量大， 生產成本很高；而且由于這樣的生產過程只能在復混肥廠集中進行，以致復混肥的品種單 一，其有效成分及包裝規格等都是生產前固定的，既不能根據用肥土地的土質調整有效成 分比例，也無法根據農民的實際用肥量調整包裝大小，因此產品的個性化不足，難以滿足不 同地區、地塊、不同作物及不同目標產量等對復混肥的不同需求，肥料利用率低下，不僅增 加農民負擔，還可能導致土地污染、農產品品質差等諸多問題。 有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述問題的復混肥生產控制系統。
發明內容
本發明提供了一種能有針對性地為用戶提供復混肥的自動化復混肥生產控制系 統。 —種復混肥生產控制系統，其包括操作屏、可編程控制器、通訊單元、計量單元執 行機構，所述操作屏用于輸入需求數據，所述可編程控制器根據操作屏輸入的數據計算復 混肥配方，并按配方控制通訊單元、計量單元和執行機構的作動，通訊單元負責系統內外的 各單元和設備之間的通訊連接和數據傳送，計量單元用于感應復混肥原料的重量信號并傳 遞給可編程控制器，可編程控制器根據接收到的重量信號控制執行機構進行復混肥的配 制。 所述執行機構包括執行機構和執行機構，所述執行機構包括移動計量斗和攪拌電 機，移動計量斗在可編程控制器的控制下移動接料，攪拌電機在可編程控制器的控制下將 原料攪拌成復混肥。 所述執行機構包括電磁閥和氣缸，用于在可編程控制器的控制下開閉原料的下料 門。
所述執行機構還用于將移動計量斗中的原料化肥轉移到提升斗，所述執行機構還
包括將提升斗提升至攪拌機的提升電機。 所述執行機構還用于成品復混肥的出料和包裝。 所述復混肥生產控制系統還包括用于感應移動計量斗位置的感應開關。
所述感應開關是光電開關或接近開關或行程開關。 所述計量單元包括稱重模塊和稱重傳感器，稱重模塊分別用于計量移動計量斗中
原料的重量，稱重傳感器用于將原料重量傳遞給可編程控制器。 所述復混肥生產控制系統還包括用于打印生產數據的打印機。 由于本發明生產控制系統內部固化了專家提供的上百種農作物生長數據，同時也 輸入了當地不同區域的土壤數據，農民購買肥料的時候只需在操作面板上選擇作物品種和 種植區域，可編程控制系統就可以自動計算出合適的配方，并控制設備完成配料過程，生產 出農民需要的適合作物和土壤結構的復混肥，如同農業專家專門為農民提供測土和配方施 肥方面的技術指導，因此對農作物和土壤具有很強的針對性，有利于提高肥料利用率。另 外，自動化生產能夠節省大量的人力，不僅提高了復混肥生產效率，而且大幅降低了生產成 本。
圖1為本發明復混肥生產控制系統的硬件架構圖。 圖2為本發明復混肥生產控制系統的可編程控制器的功能單元圖。 圖3為本發明復混肥生產控制系統的流程圖。
具體實施例方式
為了便于理解，首先對本發明涉及的術語說明如下 可編程控制器是指一種可以通過軟件編寫控制程序，并能下載到控制器內存的
一種設備，其是通過專用芯片和電路制作的電子設備。
傳感器一種可以將重量信號變成成比例電信號的裝置。 操作屏一種可以輸入和顯示數據的電子裝置，其可以是按鍵式或觸摸式的液晶 屏，也可以是數碼管顯示屏。 請參閱圖1 ，為本發明復混肥生產控制系統的硬件架構圖，本發明復混肥控制系統 相關的硬件包括操作屏1、可編程控制器2、通訊單元3、打印機4、計量單元5、感應開關6、 執行機構7和8，其中根據實際需要，執行機構7和8可以分別為電動執行機構或氣動執行 機構。 其中，操作屏1用于輸入作物、土壤數據、肥料品種、生產數據等相關數據并將數 據發送到可編程控制器2。可編程控制器2主要起運算控制作用，如根據接收到的操作屏1 傳輸的數據分析、計算復混肥配方，并控制設備完成復混肥的配制可編程控制器2接收來 自計量單元5和感應開關6傳遞過來的重量信號位置信號，并以此作為計量和控制的依據 來控制執行機構7、8作動，以完成復混肥的配制。通訊單元3主要負責系統內外的通訊連 接及生產和設備的數據傳送。打印機4用于在生產完成后根據需要打印生產數據和客戶數 據，如客戶小票、生產統計數據等。計量單元5包括稱重模塊50和稱重傳感器51，主要作
4用是將重量信號傳遞到可編程控制器2內部；其可以使用專用的數字傳感器用通訊方式將 信號傳遞到可編程控制器，也可以使用配套可編程控制器使用的專用稱重模塊。感應開關 6主要用于感應移動計量斗71的位置，其可以是光電開關或者是接近開關或者是行程開關 等。執行機構7包括移動計量斗71、攪拌電機73、提升電機72三部分，其主要作用是在可 編程控制器的控制下，執行移動、提升、攪拌等工作。執行機構8包括電磁閥81、汽缸82、下 料門83、卸料門84、夾袋口 85，其主要作用是執行控制信號，打開或關閉下料門83。
請參閱圖2，為本發明復混肥生產控制系統的可編程控制器的功能單元圖。可編程 控制器2是控制系統的最主要部分，其內部包括15個功能單元，這些功能單元的名稱和功 能分別介紹如下 農作物特征數據存儲單元21，用于存儲農作物的生長特征數據和不同階段對化肥 的需求數據； 地域土壤數據存儲單元22，用于存儲不同地區或用戶的土壤數據；
配方計算單元23，根據操作屏1輸入的農作物品種和土壤數據，調用農作物特征 數據存儲單元21和土壤數據存儲單元22中的數據計算適合相應農作物所需要的氮、磷、 鉀、有機質等養分的數量； 配方分析單元24，分析配方計算單元計算出來的配方在是否存在錯誤，有無出現
負數，總百分比加起來是否等于100%，所計算配方養分含量是否達到要求等； 配方存儲單元25，用于存儲經配方分析單元24分析通過的配方； 生產指令可行性分析單元26，用來分析配方計算單元23計算出來的經配方分析
單元分析不存在錯誤后的配方，用相關設備參數是否能夠生產出來，占百分比過于小和下
料總量過小的配方將由于設備限制將無法生產出來； 配料控制單元27，將經生產可行性分析單元26分析通過的配方數據進行分解和 分配，變成機械設備運行的控制參數，并根據相關參數來控制所有機械運動部件的動作；
計量斗移動控制單元28，用于檢測移動計量斗71現在所處位置，并比較現處位置 和設定位置是否相符合，如符合將信號傳遞給配料控制單元，以作為下料參考信號，如不符 合將調用自身程序，計算正反轉指令并驅動電機移動計量斗71達到設定位置，如果計量斗 71移動過度或不足，計量斗移動控制單元將自動檢測并調整電機正反轉，最終使計量斗71 移動到準確的設定位置； 攪拌包裝控制單元29，用于接受攪拌電機73加料信號并控制肥料的攪拌時間及 攪拌電機73起停、攪拌電機卸料門84的開閉、包裝成品復混肥的夾袋口 85的夾緊或松開 狀態等； 生產數據統計單元210，用于統計生產過程中所產生的數據(如總產量等)、每種 原料下料量、下料誤差等數據； 生產數據存儲單元211，用于存儲生產數據統計單元所產生的數據； 生產數據傳送單元212，用于將生產數據統計單元所產生的數據按照一定的數據
格式和一定的觸發條件自動嘗試傳遞所指定的數據； 遠程通訊單元213，用于提供和其他設備的通訊接口程序及連接計算機等設備；
秤標定單元214，用于標定配料秤顯示數值及其準確性； 打印單元215，用于組織所要打印數據及其格式并驅動打印機打印所需要的數據。
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請參閱圖3，為本發明復混肥生產控制方法的流程圖，其包括以下步驟 開始之后，首先是通過操作屏1輸入需求數據，此步驟可以分為兩種情況第一種
情況是輸入作物種類(步驟301)，之后輸入種植區域或土壤數據(步驟303);第二種情況
是輸入肥料種類(步驟302)，之后輸入氮N、磷P、鉀K、有機質A等數據(步驟304)。在其
他實施方式中，步驟301和步驟303的順序可以互換或合成一步進行；也可以輸入其他的需
求數據，只要計算單元能夠根據這些數據計算出所需配制的復混肥配方即可。 輸入需求數據之后的步驟是確定配方，此步驟包括以下詳細步驟首先是配方計
算單元23根據需求數據，調用農作物特征數據存儲單元21和土壤數據存儲單元22中的數
據計算復混肥配方(步驟305)，配方分析單元24分析配方是否存在錯誤(步驟306)，并分
析配方是否可行(步驟308)，如果判斷結果是配方不可行，則進行步驟307后結束流程；如
果判斷結果是配方可行，則存儲并顯示合適配方(步驟309)。 確定配方之后的步驟是復混肥配制步驟，此步驟又包括可行性分析步驟、接料步 驟、原料攪拌步驟及其他后續步驟。以下將詳細說明這些步驟 首先是可行性分析步驟在進行完步驟309之后，則要求操作者選擇是否按配方 生產(步驟311)，如果操作者認為配方不合適，可以選擇否，程序即轉入退出或等待(步驟 310)，如果操作者認為配方合適，希望按此配方進行配制，則選擇是，并輸入生產數量(步 驟312)。然后選擇是否開機(步驟314)，如果不希望馬上生產，選擇"否"后進入步驟313， 如果選擇"是"，生產指令可行性分析單元26即對配方和生產數量進行可行性分析(步驟 315)，并根據分析結果判斷是否可行(步驟316)，如果判斷的結果為"否"，則進入步驟317， 如果判斷結果為"是"，則進入接料步驟。 接料步驟首先是配料控制單元27分配生產數據(步驟318)，然后計量斗移動 控制單元28首先移動計量斗71 (步驟319)，并判斷計量斗71是否移動到指定位置(步驟 320)，如果判斷結果為"否"，則返回步驟319，如果判斷結果為"是"，則開始下料并統計數據 (步驟321)，判斷下料的重量是否到達設定值(步驟322)，所述設定值是指根據配方和生產 數量計算出的各種原料需要量，如果判斷結果為"否"，則繼續下料或進行自動補償(步驟 323)，然后返回步驟321 ;如果判斷結果為"是"，則判斷下料是否超過設定值(步驟324)， 如果判斷結果為"否"，則進入步驟326 ;如果步驟324的判斷結果為"是"，則停止下料并報 警(步驟325)，然后由操作者選擇報警確認或解除(步驟327)，如果操作者選擇報警解除， 則進入步驟326，如果操作者選擇報警確認，則繼續維持步驟325的停止且報警狀態。步驟 326是判斷計量斗71所在位置是否最后位置，即判斷是否已經接完所有所需原料或計量斗 達到設定值，如果判斷結果為"否"，則返回步驟319，如果判斷結果為"是"，則配料完成(步 驟328)，進入原料攪拌步驟。 原料攪拌步驟首先將計量斗71中的原料轉移至提升斗(步驟329)，之后由提升 斗將原料送入攪拌機73內，并由攪拌包裝控制單元29控制攪拌電機73對原料進行攪拌混 合(步驟330)，并進行出料包裝(步驟332)，然后可以根據需要進行其他后續步驟。在進 行步驟330的同時，還要進行步驟331，即由生產數據統計單元210判斷所得原料是否足夠 完成生產量，如果判斷結果為"是"，則進行其他后續步驟，如果判斷結果為"否"，則需要返 回步驟318，繼續進行接料步驟。 其他后續步驟當步驟331的判斷結果為"是"時，生產數據存儲單元211進行生產數據存儲(步驟333)，之后生產數據傳送單元212通過遠程通訊單元213進行生產數據傳 送(步驟334)，打印單元215根據接收到的生產數據和包裝完成信號打印清單(步驟335)， 從而結束生產流程。 由于本發明生產控制系統內部固化了專家提供的上百種農作物生長數據，同時也 輸入了當地不同區域的土壤數據，農民購買肥料的時候只需在操作面板上選擇作物品種和 種植區域，可編程控制系統就可以自動計算出合適的配方，并控制設備完成配料過程，生產 出農民需要的適合作物和土壤結構的復混肥，如同農業專家專門為農民提供測土和配方施 肥方面的技術指導，因此對農作物和土壤具有很強的針對性，有利于提高肥料利用率。另 外，自動化生產能夠節省大量的人力，不僅提高了復混肥生產效率，而且大幅降低了生產成 本。 根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方 式進行變更和修改。因此，本發明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本發明的 一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用 了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。
權利要求
一種復混肥生產控制系統，其特征在于所述復混肥生產控制系統包括操作屏、可編程控制器、通訊單元、計量單元、執行機構，所述操作屏用于輸入需求數據，所述可編程控制器根據操作屏輸入的數據計算復混肥配方，并按配方控制通訊單元、計量單元和執行機構的動作，通訊單元負責系統內外的各單元和設備之間的通訊連接和數據傳送，計量單元用于感應復混肥原料的重量信號并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據接收到的重量信號控制執行機構進行復混肥的配制。
2. 根據權利要求1所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述執行機構包括移動 計量斗、提升電機、攪拌電機，移動計量斗在可編程控制器的控制下移動接料并計量重量， 攪拌電機在可編程控制器的控制下將原料攪拌成復混肥。
3. 根據權利要求1所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述執行機構包括電磁 閥和氣缸，用于在可編程控制器的控制下開閉原料的下料門。
4. 根據權利要求3所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述執行機構還用于將 移動計量斗中的原料化肥轉移到提升斗，所述執行機構還包括將提升斗提升至攪拌機的提 升電機。
5. 根據權利要求4所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述執行機構還用于成 品復混肥的出料和包裝。
6. 根據權利要求2所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述復混肥生產控制系 統還包括用于感應移動計量斗位置的感應開關。
7. 根據權利要求6所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述感應開關是光電開 關或接近開關或行程開關。
8. 根據權利要求2所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述計量單元包括稱重 模塊和稱重傳感器，稱重模塊用來采傳感器傳遞過來的電壓信號并將其轉換成為數字信號 傳遞給可編程控制器，稱重傳感器用于將原料重量信號轉換成電信號。
9. 根據權利要求1至8中任意一項所述的復混肥生產控制系統，其特征在于所述復 混肥生產控制系統還包括用于打印生產數據的打印機。
全文摘要
一種復混肥生產控制系統，其包括操作屏、可編程控制器、通訊單元、計量單元、執行機構，所述操作屏用于輸入需求數據，所述可編程控制器根據操作屏輸入的數據計算復混肥配方，并按配方控制通訊單元、計量單元和執行機構的作動，通訊單元負責系統內外的各單元和設備之間的通訊連接和數據傳送，計量單元用于感應復混肥原料的重量信號并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據接收到的重量信號控制執行機構進行復混肥的配制。由于本發明生產控制系統是根據農民需求自動計算配方并配制復混肥，因此能夠有針對性地為農民提供復混肥，有利于提高肥料利用率，同時提高了復混肥生產效率。
文檔編號C05G1/00GK101786919SQ20091013381
公開日2010年7月28日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者彭昌盛, 王春建, 黃培釗 申請人:深圳市芭田生態工程股份有限公司