一種基于PLC控制技術的穴盤播種裝置的設計

苗杰

摘要：在蔬菜秧苗移栽過程中，蔬菜播種育苗是蔬菜生產過程中一個重要技術環節。人工進行穴盤育苗播種過程中，效率低、勞動強度大、費時、技術性強。傳統育秧裝置采用大量機械傳動依靠人工調節播量和速度等參數，限制了育秧可靠性。本文介紹了一種基于PLC控制技術的穴盤育秧播種裝置研發設計過程，利用PLC作為控制機構，傳感器、步進電機和汽缸作為輸入輸出裝置，大大提升了育秧環節的精確度，降低了漏播率。

關鍵詞：PLC；穴盤育秧機；穴盤播種；電動機

中圖分類號：S2232文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.008

0引言

在蔬菜秧苗移栽過程中，蔬菜播種育苗是蔬菜生產過程中一個重要技術環節，是一項勞動強度大、費時、技術性強的工作。人工育苗技術靠經驗，技術失誤多，并且單憑經驗育苗很難掌握和推廣。穴盤育苗機可大大提高育秧效率，其中穴盤播種裝置是育秧機的核心結構。傳統機具大都采用機械式播種，即依靠一定的機械傳動原理實現播種動作，優點是結構簡單，造價便宜，但播種可靠性差，不均勻，漏播率高[1]。

PLC控制系統（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，是專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，通過編程可替代大量邏輯硬件。育秧播種工作邏輯清晰，工作頻率和工況符合PLC使用要求。

本文設計研發了一種以氣吸播種為原理，以穴盤播種為農藝基礎，采用PLC控制系統對氣動及電氣系統進行自動控制，實現蔬菜籽粒一穴一粒播種的穴盤播種裝置。提高了播種效率，降低了漏播率，同時可方便調節播種參數，無需對硬件進行改動。

1穴盤播種裝置總體結構

穴盤播種裝置由PLC控制裝置、調速電機傳送帶、步進電機壓穴裝置、光電傳感器、霍爾傳感器、氣動播種裝置六部分組成，示意圖如圖1所示。

工作時，將穴盤放在傳送帶左端，光電感應器感應到穴盤后PLC啟動傳送帶電機，穴盤傳送到穴盤壓穴裝置附近的傳感器位置時，PLC控制壓穴步進電機按預設方向和頻率工作，通過連桿機構帶動壓穴端對穴盤中的基質進行壓穴動作。穴盤繼續傳送至氣動播種裝置時，光電傳感器將信號輸入至PLC，后者按照預定邏輯程序啟動汽缸電磁閥和真空發生器，吸種針將種盤內種子吸附后依靠汽缸伸縮動作將種子運送到圖1中虛線位置，PLC程序此時憑借霍爾傳感器位置信號關閉真空發生器，種子完成播種動作。最后復位進行下一行穴盤播種。

由此可見，除了PLC控制裝置外，其余結構基本為傳統機械和電氣裝置，實現較簡單裝置核心和關鍵技術為PLC控制裝置的設計。

2PLC控制裝置設計

2.1PLC選型

選型時需考慮I/O接口數量，輸入輸出形式、內存大小以及掃描頻率。本設計由于控制選項相對不多，且頻率要求不高，因此結合市場通用性選擇西門子S7-200系列PLC，CPU型號為224XP。其具有14個輸入點和10個輸出點，其中包括兩個輸入模擬量和一個輸出模擬量，具體參數可查閱官方手冊。

2.2控制系統邏輯流程

根據裝置工作流程和PLC控制功能，制定如圖2所示流程圖。

2.3PLC控制系統程序代碼

西門子S7-200系列，利用西門子STEP7軟件來進行程序編寫、上傳和下載。根據控制流程，編寫控制梯形圖和STL代碼。部分代碼如下：

最后根據官方手冊進行硬件連接，將PLC與光電傳感器、繼電器以及步進電機驅動模塊連接，即完成了整個播種裝置軟硬件的設置[2、3]。

3結束語

本文利用PLC控制技術，減化了機具的結構，減少了傳動件，避免了大量機械設計工作量。同時利用PLC可編程控制器，將播種量調節變為程序調節，只需改變程序參數即可，方便快速。同時多組傳感器的使用減少了人工量和需調節量，做到了育秧的工廠化和自動化。由于PLC系統故障率低，結構緊湊，易于維護，可代替傳統機械育秧播種裝置。

參考文獻：

[1]林金祥. 2BX-600型水稻穴盤育秧播種機的研制[J]. 機電技術， 2005， 28（1）：55.

[2]王麗平，陳光偉. 基于S7-200PLC的伺服電機位置控制系統[J]. 科技創新與應用， 2016（7）：65.

[3]西門子（中國）有限公司. 深入淺出西門子S7-200 SMART PLC[M].北京：航空航天大學出版社， 2015.endprint