基于PLC的漏播檢測(cè)與自動(dòng)補(bǔ)種系統(tǒng)的研究

李甜　 席新明

摘 要：播種是農(nóng)耕的重要一環(huán)，但播種作業(yè)時(shí)發(fā)生排種器種箱排空、輸種管被堵塞或開溝器被堵塞等故障均會(huì)導(dǎo)致漏播。本文針對(duì)漏播故障，設(shè)計(jì)出一種以PLC為核心的漏播檢測(cè)與自動(dòng)補(bǔ)種系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：精密排種器；漏播檢測(cè)；PLC；自動(dòng)補(bǔ)種

一、設(shè)計(jì)思路

課題采用機(jī)電結(jié)合手段實(shí)現(xiàn)播種機(jī)的漏播報(bào)警和自動(dòng)補(bǔ)種，以求較大幅度地提高播種機(jī)的播種質(zhì)量。具體內(nèi)容有三方面：1.漏播檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.補(bǔ)種系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.傳感器

由于本課題要完成對(duì)漏播的檢測(cè)，故所需要的傳感器要能檢測(cè)有無(wú)實(shí)物通過(guò)。從成本、電路復(fù)雜程度和環(huán)境條件等角度綜合考慮，本研究選用激光對(duì)射傳感器對(duì)排種器播種情況進(jìn)行檢測(cè)。激光二極管發(fā)出的是相干光，亮度高、會(huì)聚性好、單色性好。本研究選用的是NPN型激光對(duì)射開關(guān)。

2.PLC

PLC的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、邏輯性強(qiáng)、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在編程上又采用了面向控制過(guò)程的編程語(yǔ)言——梯形圖，不僅形象直觀容易掌握，同時(shí)配有相應(yīng)的指令，控制線路清晰。經(jīng)過(guò)分析比較，結(jié)合本研究的實(shí)際情況選擇了日本三菱公司的FX2N系列PLC。

3.聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)

由于連續(xù)聲報(bào)警電路所用電器元件少，電路簡(jiǎn)單，故本系統(tǒng)采用連續(xù)聲的蜂鳴器作為報(bào)警器件。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，為防止在嘈雜環(huán)境的司機(jī)聽不到聲音警報(bào)，設(shè)置燈光報(bào)警就很有必要。本系統(tǒng)采用發(fā)光二極管作為指示燈，燈閃爍時(shí)就表示發(fā)生了漏播。

4.自動(dòng)補(bǔ)種裝置設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)的補(bǔ)種系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某一行或數(shù)行不能正常播種時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)即刻進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)PLC發(fā)出指令啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)補(bǔ)種排種器，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)代替故障行繼續(xù)播種，直到停車檢查。補(bǔ)種排種器利用套管套在固定支架上，可以前后移動(dòng)。拖拉機(jī)的行進(jìn)速度會(huì)影響補(bǔ)種排種器自動(dòng)補(bǔ)種位置的準(zhǔn)確，所以不同的速度需要調(diào)整補(bǔ)種排種器的位置以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確補(bǔ)種。

三、軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，本章節(jié)首先確定了軟件設(shè)計(jì)的總體框架：主要是對(duì)接收到的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，PLC運(yùn)行檢測(cè)信號(hào)的程序，發(fā)現(xiàn)漏播聲光報(bào)警的同時(shí)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出指令，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)種工作，直到停車檢查。通過(guò)I/O區(qū)中的各個(gè)通道，PLC與外部設(shè)備建立聯(lián)系。所以一般編程前首先要對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行分配。僅以播種機(jī)一行為例，編寫程序。經(jīng)過(guò)調(diào)試，程序基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

四、干擾

PLC的干擾源很多，下面僅對(duì)可能影響本系統(tǒng)的干擾提出保護(hù)措施，主要有四個(gè)方面：來(lái)自空間的輻射，來(lái)自電源的傳導(dǎo)的干擾，來(lái)自信號(hào)線引入的干擾和來(lái)自接地系統(tǒng)傳導(dǎo)的干擾。有些不可控因素?zé)o法避免，只能通過(guò)一些措施如選擇合適天氣播種，避免雷電天氣；作業(yè)時(shí)密切觀察，避免干擾強(qiáng)烈時(shí)作業(yè)；選擇質(zhì)量好的PLC等來(lái)減少干擾。

五、結(jié)論

論文在利用激光對(duì)射傳感器作為檢測(cè)輸入，PLC運(yùn)行程序完成檢測(cè)，對(duì)不同作物或不同株距的漏播檢測(cè)。可通過(guò)對(duì)程序的簡(jiǎn)單更改進(jìn)行檢測(cè)周期調(diào)整，使設(shè)備的實(shí)用性大大增強(qiáng)。在硬件的設(shè)計(jì)上也有創(chuàng)新，采用可調(diào)節(jié)位置的自動(dòng)補(bǔ)種裝置。通過(guò)在支架上前后移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)種排種器的位置，以適應(yīng)不同作物、不同的株距、不同的拖拉機(jī)行進(jìn)速度，大大提高了在漏播位置補(bǔ)種的準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)漏播檢測(cè)和準(zhǔn)確補(bǔ)種。

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作者簡(jiǎn)介：

李甜（1985--）女，陜西西安人，講師，在讀碩士，主要從事電力拖動(dòng)方面相關(guān)的教學(xué)。

通信作者：

席新明（1969--）男，陜西扶風(fēng)人，博士，副教授，主要從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)方面的研究。