复混肥生产控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种复混肥生产控制方法，特别是一种能有针对性地为用户提供复混肥的自动化复混肥生产控制方法。
背景技术
化肥是农业领域重要的生产资料，我国每年都会有大量的化肥生产和进口，化肥生产和运输每年都要消耗大量的能源和运输资源，农业领域为了追求更高的作物产量，每年都要增加化肥的使用量。
现有的掺混复混肥一般是将两种或两种以上的原料化肥，以固定比例通过物理方法混合而制成，其原料化肥主要包括含有氮、磷、钾等有效成分的单质肥，也包括磷铵等复合肥。制造过程一般是通过人力将50公斤包装的原料化肥经解袋、计量后，以预定比例投放入混合机搅拌混合，再根据包装规格计量包装而制得成品，整个过程除了搅拌工序以外，基本都只能由人工完成。这样的生产方法技术含量低容易掌握，生产设备也具有操作简单的优点。
但是，由于大部分工序如解袋、搬运、计量、投料等都由人力完成，工人劳动量大，生产成本很高；而且由于这样的生产过程只能在复混肥厂集中进行，以致复混肥的品种单一，其有效成分及包装规格等都是生产前固定的，既不能根据用肥土地的土质调整有效成分比例，也无法根据农民的实际用肥量调整包装大小，因此产品的个性化不足，难以满足不同地区、地块、不同作物及不同目标产量等对复混肥的不同需求，肥料利用率低下，不仅增加农民负担，还可能导致土地污染、农产品品质差等诸多问题。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的复混肥生产控制方法。
【发明内容】
本发明提供了一种能有针对性地为用户提供复混肥的自动化复混肥生产控制方法。
一种复混肥生产控制方法，其包括以下步骤：1)接收用户输入的需求数据；2)自动计算并确定满足需求的复混肥配方；3)自动根据配方配制复混肥。
所述步骤1)中的用户需求数据是下列两种参数组合中的一种，两种参数组合分别是：作物种类和种植区域或土壤数据；肥料种类和肥料养分内含量数据。
所述步骤2)包括计算配方步骤和分析配方步骤，其中计算配方步骤是控制器根据步骤1)中输入的需求数据和自身存储的数据计算复混肥中各种原料比例的步骤，分析配方步骤是分析计算出的原料比例是否存在错误的步骤，如果配方正确可行，则进入步骤3)，如果配方错误不可行，则停止后续步骤并提示操作者。
所述步骤3)包括接料步骤和原料搅拌步骤。
所述步骤3)还包括可行性分析步骤，此步骤是在接料步骤之前进行，由操作者确认是否按步骤2)计算出的配方是否进行生产，如果选择是，则输入生产数量后进行后续的接料步骤，如果选择否，则停止后续步骤而进入等待或退出状态。
所述接料步骤包括分配生产数据、移动计量斗到指定位置、接料三个步骤。
所述原料搅拌步骤包括将计量斗中的原料转移至提升斗、将提升斗中的原料送入搅拌机搅拌成复混肥、搅拌机进行复混肥出料并包装三个步骤。
在搅拌机中进行原料搅拌时，控制器同时进行判断所得原料是否足够完成生产量的步骤，如果判断结果为是，则结束流程或继续进行后续步骤，如果判断结果为否，则返回接料步骤继续进行接料。
所述原料搅拌步骤后还有其他后续步骤，这些后续步骤包括生产数据储存、生产数据传送、打印清单中的一个或几个步骤。
由于本发明生产控制方法是根据农民需求生产复混肥，农民购买肥料的时候只需要提供作物品种和种植区域等各种需求，即可生产出农民需要的适合作物和土壤结构的复混肥，如同农业专家专门为农民提供测土和配方施肥方面的技术指导，因此对农作物和土壤具有很强的针对性，有利于提高肥料利用率。
【附图说明】
图1为与本发明复混肥生产控制方法相关的控制系统的硬件架构图。
图2为图1中可编程控制器的功能单元图。
图3为本发明复混肥生产控制方法的流程图。
【具体实施方式】
为了便于理解，首先对本发明涉及的术语说明如下：
可编程控制器：是指一种可以通过软件编写控制程序，并能下载到控制器内存的一种设备，其是通过专用芯片和电路制作的电子设备。
传感器：一种可以将重量信号变成成比例电信号的装置。
操作屏：一种可以输入和显示数据的电子装置，其可以是按键式或触摸式的液晶屏，也可以是数码管显示屏。
请参阅图1，为本发明复混肥生产控制方法相关的控制系统的硬件架构图，其包括操作屏1、可编程控制器2、通讯单元3、打印机4、计量单元5、感应开关6、电动执行机构7和气动执行机构8。
其中，操作屏1用于输入作物、土壤数据、肥料品种、生产数据等相关数据并将数据发送到可编程控制器2。可编程控制器2主要起运算控制作用，如根据接收到的操作屏1传输的数据分析、计算复混肥配方，并控制设备完成复混肥的配制：可编程控制器2接收来自计量单元5和感应开关6传递过来的重量信号位置信号，并以此作为计量和控制的依据来控制气动执行机构8和电动执行机构7作动，以完成复混肥的配制。通讯单元3主要负责系统内外地通讯连接及生产和设备的数据传送。打印机4用于在生产完成后根据需要打印生产数据和客户数据，如客户小票、生产统计数据等。计量单元5包括称重模块50和称重传感器51，主要作用是将重量信号传递到可编程控制器2内部；其可以使用专用的数字传感器用通讯方式将信号传递到可编程控制器，也可以使用配套可编程控制器使用的专用称重模块。感应开关6主要用于感应移动计量斗71的位置，其可以是光电开关或者是接近开关或者是行程开关等。电动执行机构7包括移动计量斗71、搅拌电机73、提升电机72三部分，其主要作用是在可编程控制器的控制下，执行移动、提升、搅拌等工作。气动执行机构8包括电磁阀81、汽缸82、下料门83、卸料门84、夹袋口85，其主要作用是执行控制信号，打开或关闭下料门83。
请参阅图2，为复混肥生产控制系统的可编程控制器的功能单元图。可编程控制器2是控制系统的最主要部分，其内部包括15个功能单元，这些功能单元的名称和功能分别介绍如下：
农作物特征数据存储单元21，用于存储农作物的生长特征数据和不同阶段对化肥的需求数据；
地域土壤数据存储单元22，用于存储不同地区或用户的土壤数据；
配方计算单元23，根据操作屏1输入的农作物品种和土壤数据，调用农作物特征数据存储单元21和土壤数据存储单元22中的数据计算适合相应农作物所需要的氮、磷、钾、有机质等养分的数量；
配方分析单元24，分析配方计算单元计算出来的配方在是否存在错误，有无出现负数，总百分比加起来是否等于100％，所计算配方养分含量是否达到要求等；
配方存储单元25，用于存储经配方分析单元24分析通过的配方；
生产指令可行性分析单元26，用来分析配方计算单元23计算出来的经配方分析单元分析不存在错误后的配方，用相关设备参数是否能够生产出来，占百分比过于小和下料总量过小的配方将由于设备限制将无法生产出来；
配料控制单元27，将经生产可行性分析单元26分析通过的配方数据进行分解和分配，变成机械设备运行的控制参数，并根据相关参数来控制所有机械运动部件的动作；
计量斗移动控制单元28，用于检测移动计量斗71现在所处位置，并比较现处位置和设定位置是否相符合，如符合将信号传递给配料控制单元，以作为下料参考信号，如不符合将调用自身程序，计算正反转指令并驱动电机移动计量斗71达到设定位置，如果计量斗71移动过度或不足，计量斗移动控制单元将自动检测并调整电机正反转，最终使计量斗71移动到准确的设定位置；
搅拌包装控制单元29，用于接受搅拌电机73加料信号并控制肥料的搅拌时间及搅拌电机73起停、搅拌电机卸料门84的开闭、包装成品复混肥的夹袋口85的夹紧或松开状态等；
生产数据统计单元210，用于统计生产过程中所产生的数据(如总产量等)、每种原料下料量、下料误差等数据；
生产数据存储单元211，用于存储生产数据统计单元所产生的数据；
生产数据传送单元212，用于将生产数据统计单元所产生的数据按照一定的数据格式和一定的触发条件自动尝试传递所指定的数据；
远程通讯单元213，用于提供和其他设备的通讯接口程序及连接计算机等设备；
秤标定单元214，用于标定配料秤显示数值及其准确性；
打印单元215，用于组织所要打印数据及其格式并驱动打印机打印所需要的数据。
请参阅图3，为本发明复混肥生产控制方法的流程图，其包括以下步骤：
开始之后，首先是通过操作屏1输入需求数据，此步骤可以分为两种情况：第一种情况是输入作物种类(步骤301)，之后输入种植区域或土壤数据(步骤303)；第二种情况是输入肥料种类(步骤302)，之后输入肥料养分内含量(氮-N，磷代-P，钾-K，有机质-A)数据(步骤304)。在其他实施方式中，步骤301和步骤303的顺序可以互换或合成一步进行；也可以输入其他的需求数据，只要计算单元能够根据这些数据计算出所需配制的复混肥配方即可。
输入需求数据之后的步骤是确定配方，此步骤包括以下详细步骤：首先是配方计算单元23根据需求数据，调用农作物特征数据存储单元21和土壤数据存储单元22中的数据计算复混肥配方(步骤305)，配方分析单元24分析配方是否存在错误(步骤306)，并分析配方是否可行(步骤308)，如果判断结果是配方不可行，则进行步骤307后结束流程；如果判断结果是配方可行，则存储并显示合适配方(步骤309)。
确定配方之后的步骤是复混肥配制步骤，此步骤又包括可行性分析步骤、接料步骤、原料搅拌步骤及其他后续步骤。以下将详细说明这些步骤：
首先是可行性分析步骤：在进行完步骤309之后，则要求操作者选择是否按配方生产(步骤311)，如果操作者认为配方不合适，可以选择否，程序即转入退出或等待(步骤310)，如果操作者认为配方合适，希望按此配方进行配制，则选择是，并输入生产数量(步骤312)。然后选择是否开机(步骤314)，如果不希望马上生产，选择“否”后进入步骤313，如果选择“是”，生产指令可行性分析单元26即对配方和生产数量进行可行性分析(步骤315)，并根据分析结果判断是否可行(步骤316)，如果判断的结果为“否”，则进入步骤317，如果判断结果为“是”，则进入接料步骤。
接料步骤：首先是配料控制单元27分配生产数据(步骤318)，然后计量斗移动控制单元28首先移动计量斗71(步骤319)，并判断计量斗71是否移动到指定位置(步骤320)，如果判断结果为“否”，则返回步骤319，如果判断结果为“是”，则开始下料并统计数据(步骤321)，判断下料的重量是否到达设定值(步骤322)，所述设定值是指根据配方和生产数量计算出的各种原料需要量，如果判断结果为“否”，则继续下料或进行自动补偿(步骤323)，然后返回步骤321；如果判断结果为“是”，则判断下料是否超过设定值(步骤324)，如果判断结果为“否”，则进入步骤326；如果步骤324的判断结果为“是”，则停止下料并报警(步骤325)，然后由操作者选择报警确认或解除(步骤327)，如果操作者选择报警解除，则进入步骤326，如果操作者选择报警确认，则继续维持步骤325的停止且报警状态。步骤326是判断计量斗71所在位置是否最后位置，即判断是否已经接完所有所需原料或计量都已满，如果判断结果为“否”，则返回步骤319，如果判断结果为“是”，则配料完成(步骤328)，进入原料搅拌步骤。
原料搅拌步骤：首先将计量斗71中的原料转移至提升斗(步骤329)，之后由提升斗将原料送入搅拌机73内，并由搅拌包装控制单元29控制搅拌电机73对原料进行搅拌混合(步骤330)，并进行出料包装(步骤332)，然后可以根据需要进行其他后续步骤。在进行步骤330的同时，还要进行步骤331，即由生产数据统计单元210判断所得原料是否足够完成生产量，如果判断结果为“是”，则进行其他后续步骤，如果判断结果为“否”，则需要返回步骤318，继续进行接料步骤。
其他后续步骤：当步骤331的判断结果为“是”时，生产数据存储单元211进行生产数据存储(步骤333)，之后生产数据传送单元212通过远程通讯单元213进行生产数据传送(步骤334)，打印单元215根据接收到的生产数据和包装完成信号打印清单(步骤335)，从而结束生产流程。
由于本发明生产控制方法是根据农民需求生产复混肥，农民购买肥料的时候只需要提供作物品种和种植区域等各种需求，即可生产出农民需要的适合作物和土壤结构的复混肥，如同农业专家专门为农民提供测土和配方施肥方面的技术指导，因此对农作物和土壤具有很强的针对性，有利于提高肥料利用率。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。