轨道式水稻秧苗运输车的控制系统设计

时间：2021-03-23 10:44:30 所属分类：机械 浏览量:

在我国粮食生产中，水稻种植占有重要地位，是口粮自给的重要保证，从事水稻生产的农户接近农户总数的50%。水稻种植户的生产行为直接决定着土地产出率、水稻产量及我国农产品的国际竞争力[1]。黑龙江省是生产水稻的主要大省，但在水稻的种植过程中并未达到完

　　在我国粮食生产中，水稻种植占有重要地位，是“口粮”自给的重要保证，从事水稻生产的农户接近农户总数的50%。水稻种植户的生产行为直接决定着土地产出率、水稻产量及我国农产品的国际竞争力[1]。黑龙江省是生产水稻的主要大省，但在水稻的种植过程中并未达到完全机械化的覆盖，在插秧机的种植过程中，会出现插秧机秧盘秧苗不足，导致插秧机会停止工作很长一段时间，而且都是通过人工补苗的方式，人工补苗费时费力。为了解决水稻种植过程中运送秧苗人工的劳动强度极大，成本较高，效率低，保证插秧时的高效，需要设计一种能降低在运送秧苗时人工的劳动强度，而又不对水稻田梗造成破坏，从而提高插秧补苗的工作效率。采用轨道运输车的方式来运送秧苗，轨道运输需要对其实行插秧机驾驶员点对点的工作方式，因此就需要精准的远程控制系统。西门子PLC高可靠性、易操作性、充满灵活性，受到了多个工业领域的认可[2]，该研究采用西门子PLC中的S7-200Smart编程软件，完成对控制系统的编程。

　　1PLC硬件选择

　　硬件选型主要是根据设计时的实际情况进行西门子PLC的选型，不同类型的PLC有不同的特性，用户根据需要选择较合适的即可。硬件设计包括继电器、接触器、LED、驱动器、电机等的选型与电路设计等[3]。PLC选型的基本原则是在满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使用方便，并取得最佳的性能价格比[4]。该试验选择西门子S7-200Smart类型的PLC，此款PLC是西门子公司特地为中国用户研发的一款小型PLC。

　　2轨道运输车控制系统的工作原理

　　2.1进入取样阶段

　　PLC是按顺序读入所有状态和输入数据，在输入采样阶段将其输入到I/O映象区的相应单元中。进行采样，采样完成后，进入使用者程式执行和输出阶段。尽管输入状态和数据会发生变化，I/O映象区中对应的单元状况和数据也会在这两个阶段保持不变。所以，如为脉冲信号输入，那么，为了确保在任何情况下均可读入，脉冲信号宽就必须大于一个扫描周期。

　　2.2使用者程式执行

　　PLC总是在使用者程式执行阶段，按从头到尾顺序依次扫描用户程序。并且执行使用者的程序，这个运行过程中，PLC并不会读取错误，它对程序进行精准的读取，并且精准的运行，运行PLC程序不会因为外来因素而产生误差。

　　2.3产出刷新阶段

　　在用户程序扫描结束后，PLC进入了一个输出刷新阶段。同时，CPU根据I/O映象区中相应的状态和数据，对所有的输出锁存进行刷新，然后由输出锁存驱动相应的外部设备，此时才是PLC真正的输出。事实上，PLC是通过将计算机编程程序中的电信号转换为实际工作信号来工作的。

　　3设计控制系统

　　该研究设计了前进与后退两部分的程序，分别应用于运输车的前进与后退，在设计程序时为了满足使用时的随用随停在程序中将前进与后退操作中设计成开关常开的状态，即按动前进或者后退开关运输车随即前进或者后退，如果不按前进或者后退按钮时，小车将停止到当前位置，这样方便驾驶员进行补苗，更好地对应插秧机停车的位置。同时加入了限位设置，限位设计顾名思义，就是限制位置，限制位置应用于轨道的首端以及尾端，插秧机驾驶员在操纵遥控器控制运输车前进与后退的过程中时，为了防止驾驶员在输出车到达首段或者尾端还在按动按钮运输车从轨道中摔落，限位系统起到了很好的作用，即无论驾驶员按动前进按钮或者后退按钮，运输车到达极限位置都不会继续行驶。总之，编写的PLC程序可以用作轨道运输车的控制系统，能够保证水稻种植过程中高效插秧，可以实现驾驶员远程遥控的操作，使秧苗运输车与插秧机补苗的位置准确对接。

　　4参考文献

　　[1]柴玲.黑龙江省水稻种植户生产行为及影响因素研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2017.

　　[2]邹亮华.直流电抗器在电梯控制系统中的应用[J].电气传动自动化，2019，41(2)：18-19，14.

　　[3]李建中.西门子PLC在电梯控制与监控中的应用[J].电子制作，2020(17)：68-69.

　　[4]张向峰，王永岩，闫蕾蕾，等.基于PLC的新型育苗播种机控制系统的设计[J].现代化农业，2015(3)：65-67.

　　《轨道式水稻秧苗运输车的控制系统设计》来源：《现代化农业》，作者：王泽东 付晓明 赵胜雪 贾鸿搏 孙振鑫

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