基于PLC技術(shù)的播種機電氣自動化技術(shù)探究

楊博雯

基于PLC技術(shù)的播種機電氣自動化技術(shù)探究

楊博雯

（荊楚理工學(xué)院湖北荊門448000）

實現(xiàn)電氣自動化控制，是當(dāng)前各個產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中實現(xiàn)生產(chǎn)效率與質(zhì)量雙重提升的重要因素，對農(nóng)業(yè)來說也不例外。文章對農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中的PLC技術(shù)進行了簡介，分析了其在播種機中的具體應(yīng)用及電氣自動化設(shè)計方案，通過具體實驗得出了相應(yīng)的結(jié)論，以此推動農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的自動化發(fā)展。

PLC技術(shù)；播種機電氣自動化技術(shù)；系統(tǒng)構(gòu)建；實驗測試

農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中，最具代表性，使用最為廣泛的便是播種機。而播種機在實際應(yīng)用的過程中，往往因缺乏相應(yīng)的自動化控制手段，或是操作者經(jīng)驗不足的問題，導(dǎo)致在播種效率以及播種質(zhì)量上存在有一定問題。因此，為了推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)播種機的電氣自動化，成為了當(dāng)前農(nóng)業(yè)機械設(shè)備研究的重要方向。

1 農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中的PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是在工業(yè)設(shè)計中取得了廣泛應(yīng)用的一種可編程控制器技術(shù)，并且隨著農(nóng)業(yè)機械化水平的不斷提升，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)中的應(yīng)用也越來越常見。根據(jù)PLC技術(shù)的自身特點，PLC技術(shù)能夠通過相應(yīng)的可編程存儲，來執(zhí)行并完成相關(guān)的數(shù)字計算、計時、信息處理等功能。在實際應(yīng)用的過程中，現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)機械通過對PLC技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中播種、收割等主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的自動化控制，大幅降低了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對人力資源的需求，解決了我國農(nóng)村勞動流失的問題。而為了確保PLC技術(shù)的相關(guān)功能能夠得以實現(xiàn)，在對農(nóng)用機械設(shè)備中的PLC進行設(shè)計的過程中，要確保所采取的PLC技術(shù)同工業(yè)機械設(shè)計中的PLC技術(shù)保持一致，便于其展開相應(yīng)的功能。

而與傳統(tǒng)的工業(yè)機械設(shè)計不同的是，PLC技術(shù)在應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)備后，要確保其在使用的過程中，能夠遵守相應(yīng)的農(nóng)業(yè)使用原則，在保持設(shè)備正常使用的前提下，提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)備電氣自動化控制的效率與質(zhì)量。并且，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精密程度往往不需要工業(yè)生產(chǎn)中的超高精確度，使得農(nóng)業(yè)機械在對PLC進行選擇與成本控制的過程中，要盡可能的根據(jù)實際需求來進行選擇，確保PLC技術(shù)能夠得到合理的應(yīng)用[1]。

2 PLC技術(shù)的在播種機作業(yè)中的應(yīng)用狀況

播種機是當(dāng)前我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中應(yīng)用最為廣泛的一種農(nóng)業(yè)機械化設(shè)備。并且在利用播種機進行耕種的過程中,根據(jù)當(dāng)前地域所種植的不同的農(nóng)作物，對播種機的精密水平等要求也存在著差異。而為了使播種機在使用的過程中能夠完成農(nóng)業(yè)種植所需的耕地、播種填土、壓實及灌溉等多種工序，需要通過PLC技術(shù)來作為順序控制器，對相應(yīng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)順序進行控制與調(diào)整。并且，部分農(nóng)業(yè)作業(yè)在執(zhí)行的過程中，其所涉及的各道工序需要具有一定的時間間隔。為此，需要應(yīng)用PLC技術(shù)中的延時控制技術(shù)來對整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順序進行控制，實現(xiàn)對整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化處理。同時，播種機自動化電氣系統(tǒng)，在使用的過程中會出現(xiàn)由于繼電器無法快速進行反應(yīng)，從而導(dǎo)致在電氣系統(tǒng)的短路保護期無法有效的對相應(yīng)開關(guān)的通斷進行控制。但依靠于PLC技術(shù)的應(yīng)用，能夠大幅的提升繼電器的反應(yīng)速度，縮短繼電器的控制時間。實現(xiàn)對整體開關(guān)的量化控制，大幅提升系統(tǒng)的運行效率，確保播種機電氣自動化技術(shù)的合理性以及穩(wěn)定性。此外，在具體應(yīng)用的過程中，利用PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)進行編程時，要充分考慮當(dāng)前播種機使用的實際需求，并以此為基準進行整體系統(tǒng)的編程工作，確保電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)可以對相關(guān)的流程進行有效執(zhí)行，提升整體播種的質(zhì)量以及自動化水平。

3 基于PLC技術(shù)播種機電氣自動化設(shè)計

基于PLC技術(shù)構(gòu)建起的電氣自動化設(shè)計中的主要因素為電氣自動化控制系統(tǒng)整體架構(gòu)、對其內(nèi)部各裝置進行延期啟動控制的相關(guān)程序、以及傳輸過程中PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)中I/O端的信號定義，而這些重要設(shè)計因素的具體表現(xiàn)為：

3.1 PLC的電氣自動化控制系統(tǒng)架構(gòu)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，播種機需要能夠完成當(dāng)前播種環(huán)節(jié)中的耕地、排種、填土、壓實、灌溉等流程，而利用PLC技術(shù)來對當(dāng)前播種機中電氣自動化技術(shù)進行構(gòu)成的過程中，首先需要其能夠滿足對各個工作流程的自動化控制與調(diào)節(jié)，并以此來對整體電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)的進行構(gòu)建。通常，在播種機的PLC電氣自動化技術(shù)中主要包含停車按鈕、接口、主機、輸入輸出接口以及各個裝置。并且通過輸入輸出接口來對各項裝置與主機進行連接，使主機能夠?qū)ζ溥M行相應(yīng)控制，傳輸相應(yīng)的作業(yè)命令，并接收由這些裝置所反饋相關(guān)信息。如此一來，播種環(huán)節(jié)中耕地、排種、填土、壓實、灌溉等工作所涉及到的裝置便可以由PLC電氣自動化技術(shù)的主機進行自動化的協(xié)調(diào)與控制，確保播種機能夠完成相應(yīng)的工作。

3.2 各裝置順序延時啟動流程

在實際應(yīng)用的過程中，播種機所涉及到各項農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往需要對相應(yīng)的流程進行控制，才能夠確保整體工作的有效性。而在PLC系統(tǒng)中，通過相關(guān)的軟件技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對播種機電氣自動化技術(shù)中的各個裝置的啟動與關(guān)閉時機進行控制，可以確保自動化生產(chǎn)的過程中，播種機能夠遵守農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正確流程，確保自動化播種的質(zhì)量。而各個裝置的順序顏色啟動流程為，首先通過接口將相應(yīng)的信號傳輸?shù)娇刂破鳟?dāng)中，在判定相關(guān)任務(wù)的執(zhí)行方式后，PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的指令信號，通過對電磁閥以及電磁線圈的通斷來控制當(dāng)前播種機下屬裝置的各項動作，使播種機的相應(yīng)功能得以實現(xiàn)[2]。而在對整個順序延時啟動流程進行操作與使用之前，應(yīng)當(dāng)首先對整體系統(tǒng)進行初始化處理，使系統(tǒng)能夠更加順暢的運行。

3.3 排種過程的延時控制

在整體的播種過程中，排種流程的執(zhí)行，需要對裝置的自動化控制進一步的進行細化處理。而裝置的延時控制結(jié)構(gòu)更多的體現(xiàn)為一個循環(huán)的流程，利用相關(guān)信息反復(fù)的接受相關(guān)的延時控制工作限號。并利用由PLC控制器編寫并儲存到PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)內(nèi)部之中的相關(guān)程序完成對相應(yīng)動作的細節(jié)化控制，以此來確保播種機的排種延時控制能夠得到穩(wěn)定的控制。而整個流程的具體表現(xiàn)為，當(dāng)播種機完成耕作流程后，延時控制會自動啟動，停止耕作流程，啟動排種裝置，以進行相關(guān)的排種操作。而排種的具體時間可以根據(jù)當(dāng)前所播種的農(nóng)作物進行調(diào)整，在設(shè)定好的時間內(nèi)完成相應(yīng)的操作，并進入到暫停狀態(tài)，直到下一個播種流程開始后，再次執(zhí)行排種操作，如此往復(fù)，使種植過程中各個操作流程的質(zhì)量能夠得到保障。

3.4 PLC的I/O端信號定義

在播種機的自動化系統(tǒng)中，信號主要由輸入輸出接口進行傳輸，但在實際應(yīng)用的過程中，只有對 PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)的 I /O端信號進行定義，才能夠確保信息傳輸?shù)臏蚀_性。通常，PLC的 I/O端信號定義主要被分輸出與輸入兩種信號，并通過位移傳感器信號以及拉壓傳感器信息進行控制，以此來對播種機中各項裝置的使用狀況進行控制，達到對相關(guān)播種進行精確控制的目的[3]。

4 播種機電氣自動化技術(shù)在實際測試中的表現(xiàn)

為了考察播種機電氣自動化的實際應(yīng)用效果，以及可靠性，相關(guān)技術(shù)人員在一片大小為1 333.3 ㎡、土壤硬度適中的實驗田地中展開了對應(yīng)用了PLC電氣自動化技術(shù)的播種機以及傳統(tǒng)播種機之間的對比測試，并且為了使對比測試的效果更加明顯，所選用的播種機為能夠完成較深開溝播種的播種機機型。而具體的測試項目主要為對兩類播種機的開溝深度以及具體的播種質(zhì)量、效率進行考察。

對比測試首先由應(yīng)用了PLC系統(tǒng)的自動化播種機進行具體操作。在此過程中，相關(guān)技術(shù)人員在確認了當(dāng)前開溝播種所需要達到的播種深度后，通過相關(guān)的傳感器以及數(shù)據(jù)接口等設(shè)備將設(shè)定好的程序傳輸?shù)讲シN機的PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)當(dāng)中。而PLC電氣自動化技術(shù)控制系統(tǒng)在接受到控制人員發(fā)出的數(shù)據(jù)性后，便自動使用液壓開溝機對當(dāng)前播種機的播種深度進行調(diào)整，并且不斷通過設(shè)備上帶有的傳感器調(diào)整當(dāng)前自身的實際播種深度，確保深度的合理性。測試共進了5 次，根據(jù)實際測量的結(jié)果表明，播種機進行播種流程后的實際深度與標定深度之間只存在相對較小的誤差，表明了在具有較高技術(shù)要求的情況下。應(yīng)用了PLC系統(tǒng)的播種機仍然可以完成相關(guān)任務(wù)，表明了在實際應(yīng)用的過程中，PLC系統(tǒng)的可靠性能夠得到保障。

在確認了PLC系統(tǒng)的可靠性之后，研究人員安排了型號相同，但沒有應(yīng)用PLC電氣控系統(tǒng)進行改裝的傳統(tǒng)播種機對相應(yīng)的操作流程進行重現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的播種機出現(xiàn)漏播、重播的情況要遠高于PLC電氣控制系統(tǒng)播種機，發(fā)生幾率大致保持在其四倍左右。而在播種效率上，PLC電氣控制系統(tǒng)播種機明顯具有更高的優(yōu)勢。

如此一來，通過對比實現(xiàn)可以看出，在實際應(yīng)用的過程中，應(yīng)用了PLC電氣自動化技術(shù)的播種機在播種效率、播種質(zhì)量以及可靠性上，都要高于傳統(tǒng)的普通播種機，表明了PLC電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，將成為未來農(nóng)業(yè)機械的主要發(fā)展方向，能夠大幅提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

5 小結(jié)

農(nóng)業(yè)機械設(shè)備所應(yīng)用的PLC技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計上更加簡單，成本也相對較低，并且與傳統(tǒng)的播種機械相比，其不僅實現(xiàn)了可靠的自動化操作，在播種效率與播種質(zhì)量上也要優(yōu)于傳統(tǒng)播種機。為此，農(nóng)業(yè)機械想要實現(xiàn)進一步提升，就應(yīng)當(dāng)注重于對PLC技術(shù)的研究與應(yīng)用，以此促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。

[1]于航.農(nóng)業(yè)機械電氣中的PLC自動化控制技術(shù)應(yīng)用[J].廣西農(nóng)業(yè)機械化,2019(03):15.

[2]馮碩.基于PLC技術(shù)的播種機電氣自動化技術(shù)研究[J].農(nóng)機化研究,2020,42(01):237-240+260.

[3]吳俊杰.基于PLC自動化技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械的電氣控制應(yīng)用[J].南方農(nóng)機,2018(04):130.

楊博雯(1997- )，女，漢族，湖北襄陽人，本科在讀，電氣工程及其自動化專業(yè)。

S223.2

C

2095-1205(2019)07-16-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.07.09