移動式溫室大棚卷簾機控制系統(tǒng)改進設計

摘要 文章分析了目前設施農(nóng)業(yè)上常用的溫室大棚卷簾機的工作原理和特點，探討了卷簾機設計上存在的主要問題和安全隱患，改進設計了移動式溫室大棚卷簾機控制系統(tǒng)，改進后的控制系統(tǒng)可根據(jù)保溫簾的卷進位置自動控制電機的啟動與停止，從而控制保溫簾的卷放。有效解決了因操作不當使保溫卷越位，導致卷起的保溫簾從棚頂?shù)淖罡咛帀嬄涞膯栴}。

關鍵詞 溫室大棚；卷簾機；安全控制

中圖分類號 S625.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08837-03

Abstract The working principle and characteristics of common greenhouse met roller in current facility agriculture were analyzed， the main existing problems and security potential in the design of met roller were discussed. The mobile greenhouse met roller control system was improved. The improved control system can automatically control the motor start and stop in the position of thermal insulation curtain. It can effectively solve the problem that because of improper operation to make insulation offside， lead to roll up the insulation curtain falling from the roof top.

Key words Greenhouse； Met roller； Security control

設施栽培瓜、菜、菌的畝效益在6 000元以上，有的甚至高達上萬元，尤其是反季節(jié)種植蔬菜瓜果的較大收益，極大地激發(fā)了農(nóng)民大棚生產(chǎn)的積極性。各地均建成了蔬菜、瓜果、食用菌等塑料溫室大棚生產(chǎn)基地。用于冬季栽培鮮菜、鮮果的生產(chǎn)，且其規(guī)模越來越大。在溫室大棚作業(yè)中，卷鋪保溫簾是最耗工費時的作業(yè)環(huán)節(jié)之一，尤其在嚴寒冬季的凌晨和傍晚，從事保溫簾卷鋪作業(yè)環(huán)境苦，勞動強度大，作業(yè)效率低，嚴重制約了“果蔬大棚”的產(chǎn)量效益和發(fā)展空間[1]。卷簾機順應老百姓的需求隨之誕生。它的出現(xiàn)解決了人工卷簾存在的問題，同時快捷卷簾延長了光照時間，增加了光合作用，還可使農(nóng)民能比較輕松地用更多的精力對蔬菜進行管理，提高品質(zhì)、擴大規(guī)模[2]。另外，使用電動卷簾機對草簾、棉簾保護性好，延長了草簾、棉簾的使用壽命，從而大大降低了生產(chǎn)成本。

溫室大棚卷簾機（下簡稱卷簾機），是用于溫室大棚保溫簾自動卷放的農(nóng)業(yè)機械設備。根據(jù)其安裝位置的不同可分為前置式和后置式；根據(jù)使用動力源不同又分為電動式和手動式；常用的電動卷簾機，一般使用220 V或380 V交流電源。卷簾機的出現(xiàn)極大地推動了溫室大棚業(yè)的機械化發(fā)展。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的卷簾機主要有兩種工作方式[1-3]：一種是固定式，如圖1所示；另一種是移動式，如圖2所示。卷簾機固定在大棚后墻的磚垛上，主要由工作電機及固定機構、減速機、卷繩管、卷簾繩、支座、軸承等組成。其工作時模擬人工操作，電機通過減速箱減速，使輸出軸與卷繩管連接，帶動卷繩管轉動，卷繩管與卷簾繩一端固定，接通電源后，電機工作，利用機械動力卷繩管帶動卷簾繩卷繞，卷簾繩帶動保溫簾卷起，完成卷簾過程。電動機反轉，利用大棚的坡度和保溫簾自身重力作用下保溫簾沿卷簾繩往下滾放，完成放簾過程[4]。該種卷簾機不易發(fā)生因過度卷簾出現(xiàn)棚頂墜落事故，但造價較高，不適宜棚面坡度太平的溫室（保溫簾滾不下來），當風大時容易亂繩并影響工作，且安裝復雜。另一種是前置移動式，此種深受農(nóng)民朋友喜歡而廣泛應用（圖2）。這種卷簾機由懸臂桿、支撐桿、電機、減速機構和卷簾軸等組成，其減速機常用的為全鋼殼五軸齒輪減速。

減速箱輸出軸兩端采用法蘭盤連接兩個空心卷軸。卷軸與保溫簾的一端固定。接通電源后，電機經(jīng)減速機減速增扭后，利用卷簾機的卷軸轉動動上下自由卷放保溫簾。此種裝置不受大棚坡度大小的限制，但懸臂桿和支撐桿穩(wěn)定性差，對保溫簾整體厚度要求較高，不易滿足長度較大的溫棚。

2 卷簾機現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的問題

經(jīng)過幾年的探索和開發(fā)，卷簾機有了很快的發(fā)展，但因控制系統(tǒng)在設計上的不完善，存在卷起的保溫簾易墜落的安全問題。現(xiàn)有在卷簾機采用電動機啟停點動控制法控制，（圖3）。手按住按鈕SB1電動機正轉，反轉主電路被聯(lián)鎖斷開，到達位置時松開按鈕電動機就停止轉動。保溫簾的卷放位置完全由人為控制，無限位安全措施，在卷到棚頂時，因卷放位置誤判或操作疏忽，電機電源不能及時切斷，時常出現(xiàn)卷起的保溫簾從棚頂?shù)淖罡咛帀嬄洌瑢е戮砗煓C的支撐臂、搖臂折斷，卷軸彎曲，對卷簾機造成很大損壞，每一次修復費時且成本高，有時還容易造成人身傷害。為此對前置移動式卷簾機控制系統(tǒng)進行了改進設計。

3 安全控制系統(tǒng)改進設計方案

3.1 控制系統(tǒng)組成原理

控制系統(tǒng)改進也可通過加裝時間繼電器實現(xiàn)，利用延時控制的系統(tǒng)不需要安放露天限位觸點開關，安全性高，但保溫簾卷放位置受卷放阻力，起卷位置等影響，限位精度不高，延時長短不易把控，操作不靈活。因此，該方案選用限位開關控制。其工作原理如圖4所示。

當按住按鈕SB1時，電動機正轉電路接通，反轉主電路被聯(lián)鎖觸點KM2斷開，電動機驅動開始卷簾，當卷簾到達要求位置時，卷軸觸動限位開關SQ1觸點，電磁線圈KM1斷路，正轉控制電路斷電，電動機停轉。松開按鈕完成卷簾操作。

當按住按鈕SB2時，電動機反轉電路接通，正轉主電路被聯(lián)鎖觸點KM1斷開，電動機反轉驅動開始放簾，當放簾到達底部位置時，卷軸觸動限位開關SQ2觸點，電磁線圈KM2斷路，反轉控制電路斷電，電動機停轉。松開按鈕完成放簾操作。

該系統(tǒng)還設置了限流保護電路，在雨雪天氣，保溫簾潮濕，超負荷狀態(tài)下，電流增大，當電流超過設定值時，熱繼電器觸點被斷開。主電路會自動切斷電源，防止電機被燒毀，保護了電機和卷簾機。

3.2 行程開關的選型與布置

行程開關又稱限位開關可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜止物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱運動物）上。當運動物接近靜止物時，被觸動的開關連桿驅動開關的觸點，使閉合的觸點分斷或者斷開的觸點閉合，利用開關觸點開、合狀態(tài)的改變控制電路的通斷。當運動物返回時，復位彈簧的作用下各部分動作部件復位。

行程開關按其結構可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。直動式行程開關其結構原理與按鈕開關相同，但其觸點的分合速度取決于生產(chǎn)機械的運行速度不宜用于速度低于0.4 m/min的場所。滾輪式行程開關多用于運動物體為凸輪機構，當被控機械上的凸塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿帶動開關內(nèi)置凸輪轉動，使微動開關中的觸點迅速動作。該方案采用滾輪式行程開關。行程開關額定電壓AC380V，額定電流10A，動作行程60 mm。

改進后的控制系統(tǒng)的行程開關分別布置在大棚頂部和底部。考慮到這種中間前式卷簾機中間沒有運行軌道，卷簾時卷軸兩端因卷筒松散，相比中間超前到位，因此把限位開關固定安裝在單側山墻上（圖5）。并將卷軸加長，卷簾到位后撞轉限位開關的滾輪臂，帶動觸點動作。其特點是安裝方便，操作簡單靈活，價格便宜。

4 附件設施的設計安裝與調(diào)試

5 小結

通過實驗驗證卷簾機在啟動后運行良好。當卷起的保溫簾到達停放位置時，行程開關自動切斷電源，卷簾及時停止，防止了保溫簾因越位而造成墜落，保障了卷簾機的安全，提高了經(jīng)濟效益。此改進方案定位準確、運行可靠、投資成本低、提升了安全性，安裝后沒再出現(xiàn)保溫簾墜地事故。方案可行，具有可推廣價值。

參考文獻

[1] 趙樹朋，么永強.日光溫室單軸牽引型卷簾機的設計[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2002（4）：95-96.

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