基于PLC的漏播檢測與自動補種系統(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導(dǎo)致漏播。本文針對漏播故障，設(shè)計出一種以PLC為核心的漏播檢測與自動補種系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：精密排種器；漏播檢測；PLC；自動補種

一、設(shè)計思路

課題采用機電結(jié)合手段實現(xiàn)播種機的漏播報警和自動補種，以求較大幅度地提高播種機的播種質(zhì)量。具體內(nèi)容有三方面：1.漏播檢測系統(tǒng)的設(shè)計。2.報警系統(tǒng)的設(shè)計。3.補種系統(tǒng)設(shè)計。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.傳感器

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

2.PLC

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

3.聲光報警電路設(shè)計

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

4.自動補種裝置設(shè)計

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

三、軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，本章節(jié)首先確定了軟件設(shè)計的總體框架：主要是對接收到的傳感器信號進(jìn)行處理，PLC運行檢測信號的程序，發(fā)現(xiàn)漏播聲光報警的同時，對步進(jìn)電機發(fā)出指令，進(jìn)行自動補種工作，直到停車檢查。通過I/O區(qū)中的各個通道，PLC與外部設(shè)備建立聯(lián)系。所以一般編程前首先要對輸入輸出信號進(jìn)行分配。僅以播種機一行為例，編寫程序。經(jīng)過調(diào)試，程序基本達(dá)到設(shè)計要求。

四、干擾

PLC的干擾源很多，下面僅對可能影響本系統(tǒng)的干擾提出保護措施，主要有四個方面：來自空間的輻射，來自電源的傳導(dǎo)的干擾，來自信號線引入的干擾和來自接地系統(tǒng)傳導(dǎo)的干擾。有些不可控因素?zé)o法避免，只能通過一些措施如選擇合適天氣播種，避免雷電天氣；作業(yè)時密切觀察，避免干擾強烈時作業(yè)；選擇質(zhì)量好的PLC等來減少干擾。

五、結(jié)論

論文在利用激光對射傳感器作為檢測輸入，PLC運行程序完成檢測，對不同作物或不同株距的漏播檢測?？赏ㄟ^對程序的簡單更改進(jìn)行檢測周期調(diào)整，使設(shè)備的實用性大大增強。在硬件的設(shè)計上也有創(chuàng)新，采用可調(diào)節(jié)位置的自動補種裝置。通過在支架上前后移動來調(diào)節(jié)補種排種器的位置，以適應(yīng)不同作物、不同的株距、不同的拖拉機行進(jìn)速度，大大提高了在漏播位置補種的準(zhǔn)確性。經(jīng)過試驗驗證，系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計要求，能夠?qū)崿F(xiàn)漏播檢測和準(zhǔn)確補種。

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作者簡介：

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