農業飼料自動壓制成型機設計

王 豐

（江西工業職業技術學院，330096，江西南昌）

1 系統整體結構設計

如圖1 所示，本系統的主要機構部分為：①初加工飼料傳送機構，由傳送電機、傳送帶和機械支撐機構組成，用于傳送待壓制成型的初加工飼料。②氣動推料機構，由推料動作傳感器、推料氣動電磁閥、推料桿等組成，用于將待加工的飼料推送至壓制成型的模具中。③液壓成型機構，由液壓泵電機、原位檢測傳感器、落料檢測傳感器、液壓繼電器等組成，用于將待加工的不規則農業飼料壓制成統一成型的規則農業飼料，以便倉儲和運輸。④PLC 中央控制機構，選用西門子S7-200型PLC 為核心控制器。此外，系統還設計了工作指示燈、啟動按鈕、停止按鈕等模塊，可用于操作系統啟停及指示系統的工作狀態。

圖1 系統整體結構圖

2 系統硬件機構設計

2.1 PLC 中央控制機構

中央控制機構采用PLC 為核心硬件，按照飼料自動壓制成型的工藝原理編寫梯形圖程序，實現對飼料傳送機構、氣動推料機構、液壓泵成型機構、工作指示燈、控制開關、各傳感器和繼電器等裝置的統一控制。整個控制的思路為：啟動系統—傳送機構運送飼料—運送至指定位置—推料桿伸出進行推料—壓制成型模具檢測到飼料—液壓泵電機啟動到位并壓制飼料成型—液壓泵電機返回原位。此后，系統循環執行送料、推料和壓制成型作業。根據上述控制流程，編訂I/O 地址分配表如下：①輸入：I0.0-啟動按鈕，I0.1-停止按鈕，I0.2-液壓泵原位檢測傳感器，I0.3-推料桿動作傳感器，I0.4-落料檢測傳感器，I0.5-液壓繼電器；②輸出：Q0.0-液壓泵電機，Q0.1-飼料傳送電機，Q0.2-推料桿氣動電磁閥，Q0.3-工作指示燈。

2.2 飼料傳送機構

飼料傳送機構由傳送三相異步電機、皮帶運送裝置、機械支撐構件等組成。按下啟動按鈕后，待加工成型的飼料在電機的帶動下被運送到指定的落料位置，并由推料桿動作傳感器檢測到后，執行下一步的推料和落料動作。飼料傳送機構是整個系統的運動控制裝置，負責完成待加工農業飼料的定位傳輸。具體控制中，由PLC的輸入和輸出端子根據編譯好的梯形圖程序發出對應的信號，完成傳動電機啟動、傳送飼料位置檢測等操作。

2.3 氣動推料機構

氣動推料機構采用平尾型設計思路，由推料桿、氣缸、緩沖閥、動作檢測傳感器等構成。此外，氣缸上包含伸出和縮回兩個氣管連接口，用于連接伸出和縮回電磁閥接口。實際工作時，當動作檢測傳感器檢測到待加工飼料時，PLC 會向伸出電磁閥發出高電平，壓縮空氣通過電磁閥連接的氣管傳送至伸出氣管連接口，使推料桿伸出將待加工飼料推送至指定的落料位置，之后，PLC 向縮回電磁閥發出高電平，使推料桿縮回復位。技術人員可調整緩沖閥的松緊來控制伸出、縮回氣管連接口的氣壓。

2.4 液壓泵壓制成型機構

液壓泵壓制成型機構作業圖如圖2 所示，實際的壓制成型流程為：①落料檢測傳感器檢測到有待加工飼料后，液壓泵電機啟動下行；②液壓缸活塞在電機帶動下緩慢下行，當壓到待加工飼料后繼續下行；③當壓制的壓力達到預設值時，壓力繼電器動作，液壓缸活塞停止下行并保壓5 s 后，待加工飼料按照模具造型被壓制成型；④液壓缸活塞上行返回，當液壓泵原位檢測傳感器檢測到活塞返回原位后液壓泵電機停止。上述飼料壓制成型作業過程中，設置了多個工作到位檢測點，通過PLC 編譯的程序對各檢測點的作業到位情況進行判定，以確保待加工飼料能夠按照模具造型被自動壓制成型，之后技術人員可取走成型飼料，完成包裝、倉儲、運輸等后續作業。

圖2 液壓泵壓制成型機構作業圖

3 系統程序編譯設計

本系統以梯形圖為編程語言，具體的編程思路為：①操作人員手動按下啟動按鈕，整個系統啟動工作；②飼料傳送機構上的待加工飼料在皮帶輪帶動下朝推料點運送；③推料桿動作傳感器檢測到有飼料，啟動推料桿推動飼料至落料區；④落料檢測傳感器檢測到有飼料，啟動液壓泵電機，液壓泵活塞下行壓制飼料；⑤當壓制壓力達到預設值后，進行5 s 保壓，之后液壓泵活塞在液壓泵電機帶動下上行，當原位傳感器檢測到液壓缸活塞后，液壓泵電機停止。此后，系統程序返回執行下一個作業循環。具體的程序執行流程如圖3 所示。

圖3 系統程序執行流程圖

4 結語

農業飼料自動壓制成型機能夠解決飼料成型作業效率低、自動化水平不高等問題，有利于提升農業飼料成型作業的效率，改善工藝流程，具有非常廣泛的推廣應用前景。相信隨著PLC 技術和液壓氣動技術的深入應用，相關的自動化生產控制系統將越來越多，對提升我國農業生產自動化水平產生積極的效應。