PLC 技術在農業機械電氣控制裝置中的運用

劉 潔

（晉中信息學院，山西 晉中 030800）

近年來，農業機械化水平顯著提升，但是客觀地講，我國農業機械生產對人工手工操作表現出較高的依賴性，自動化控制技術長期沒有實現普及應用。在此情景下，加大PLC技術的研究與應用力度具有很重要的現實意義，其能顯著提升農機智能控制水平，助推農業生產自動化目標的實現進程，為糧食生產安全提供可靠的技術支撐。

1 PLC技術特征

首先，占用空間相對較少。PLC有自身體積微小、占用空間少等優點，通過PLC構建的電氣控制裝置能明顯減少空間資源的用量。PLC體系較靈活，故而可以在外部環境不變時靈活調整電氣控制裝置的方位，進而更好地落實自動控制理念。

其次，抗干擾能力強。合理運用PLC能成功建設出結構復雜的集成電路，這種電路在實際應用時表現出很強的抗干擾能力，便于技術人員操控電氣控制裝置[1]。

最后，檢測便捷。PLC技術能快速探查到電氣控制裝置運行過程中存在的問題，并將相關信息反饋給技術人員，分析故障成因，編制處理方案。

2 PLC技術分類

2.1 現場總線控制系統（FCS）

FCS內分布著眾多總線及網絡節點，在機械電氣裝置內運用，能顯著提升數據傳輸效率與精準度，輔助提高設備的生產效率。在電氣控制裝置內網絡通信發揮了十分重要的作用，

運用FCS能提供更優質的網絡服務，促進電氣裝置的升級、創新。當前我國大力推進電氣控制裝置的智能化進程，科學運用FCS能顯著增加電氣裝置的技術含量，便于技術人員運用智能化方式管理設備，促進整個行業自動化、智能化發展[2]。

2.2 分散控制系統（DCS）

該系統主要被用在危險性管理、集中式、分散化及呈現控制等方面上，DCS以信息化、自動化及通信等技術為支撐，依托固定的網絡環境，建立各個生產部門和建設站之間的互聯關系，實現管理與調度的統一化。DCS主要由顯示器、控制系統及通信總線等構成。其中，通信總線在系統內發揮著樞紐作用，是顯示儀和控制系統之間有效溝通的基礎。DCS系統能促進數據信息的集成化發展，進而協助相關人員更好地管理及完善實際生產過程，是當前PLC技術領域的主流[3]。

3 PLC技術在農業機械電氣控制裝置中的應用

3.1 農用拖拉機

拖拉機是早期農業生產中關鍵的設備類型，其拉開了農業機械化生產的帷幕。PLC技術作為信息化社會中的一個重要產物，合理運用在拖拉機電氣裝置，能對系統結構起到較明顯的優化作用，運用電子油壓式連接設備將機械油壓式連接裝置取而代之，使控制行為更具精準性。實踐中，僅需在PLC中設置相關運行參數，就能使拖拉機按照設定參數持續、穩定運作，及時處理突發的電路短路問題，明顯優化了拖拉機的運行狀態，使用期間創造更多效益[4]。

3.2 施肥播種機與水稻直播機

播種、施肥均是農作物種植生產中的基礎過程。手工播種的傳統模式效率整體較低，且還存在著播種不均勻的問題，造成植株之間間距不夠合理，不管是過疏還是過密均不利于農作物的茁壯成長，很難確保農產品質量與產量。傳統人工施肥方法也暴露出一些不足，施肥量過多時部分會殘留在土壤和植株上，打破生態平衡，影響植株生長質量[5]。PLC技術用于施肥播種機與水稻直播機，單位面積中播種量是固定不變的，機械自動行駛，脫離了人工手動干預，植株種植間距的合理性顯著提升，施肥更加均勻，使農作物生長過程中獲得足夠陽光、養料，長勢旺盛。

3.3 微灌系統與谷物干燥機

PLC技術和傳感器結合用于微灌系統，可以智能監測外界環境溫度、土壤及含水量等指標，進而適時啟動或者關閉灌溉裝置開關。一方面較好地滿足了農作物不同生長時期對水分的要求；另一方面還規避了水資源浪費的問題，規避因實際灌溉量過大而引起部分植株根系腐爛的情況，為作物正常生長創造了相對適宜的環境。

PLC技術用于谷物干燥機時，最大的作用體現在其能動態監測機械熱風量、運轉狀態及谷物的干燥度，當任務執行完以后即刻自動關閉谷物干燥機，節約電力資源，降低能耗。PLC還具備智能檢測功能，當干燥機運作期間突發異常時能自動斷電，對故障發生起到一定防控作用[6]。

3.4 收獲機

PLC控制器適用于小麥、水稻、玉米及馬鈴薯等農作物的收割活動，結合各類農作物的生長及生產特性，規劃出適宜的收割機具，再按照前期設定好的運行程序使設備進行相關操作，以上這種運轉形式能顯著提升農作物的收割效率，也擺脫了時間、氣候等客觀因素帶來的干擾。PLC技術的機械自動化運作模式能代替傳統人工種植，協助農戶節約人工成本，使農業生產實踐中機械設備的應用更具可支配性，隨時能開展采摘與收割活動，擺脫了勞動力市場的束縛，彰顯農業生產機械化的優越性，在等同的農業收割環境下，PLC收割機的運轉時間更長久，成本投入更少[7]。

3.5 安全監測裝置

在安全監測裝置內使用PLC技術，主要是把傳感器獲得的數據信息傳輸到控制中心，進而幫助相關人員更加全面地了解各個部分的實際運轉狀況，且利用數字化傳輸形式，確保相關工作更加有序、順暢地運行。如果農機設備生產過程中突發一些故障，安全監控系統接收到相關信息后便會即刻調整自身的工作狀態，對整個系統起到全面保護作用，且使設備停運，科學分析故障成因，力爭將故障帶來的不良影響降到最低。PLC技術實際應用時，會配合應用設備遠程自動化系統，統一監管控制中心，通過分析監測內容掌握設備運轉情況，并基于智能化分析過程，及時將機械設備調整到最佳作業狀態。PLC技術能全面、嚴格地控制整個系統、迅速發現缺陷問題，探查其根源，快速解除問題。

4 PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用措施

機械電氣控制裝置內合理應用高端的PLC技術，能顯著提升設備裝置的自動化控制水平，在確保裝置運行安全性、可靠性的基礎上，最大限度地提升其運行效率與效果。故而，實踐中一定要重視PLC技術的科學應用，自覺確立準確的思想意識，基于有效的措施方法做好技術研究及運用工作等[8]。

4.1 遵照科學化原則

首先，結合電氣控制裝置的類型、功能、適用范圍、運行需求等，編制最為完善的PLC設計方案，確保其符合相關技術標準及規范要求，凸顯PLC技術優勢與實用價值，提升技術應用效果，全面提升電氣控制裝置的性能與功能。在編制好PLC有關設計方案后，需邀請專業人員進行審核，反復論證技術方案的有效性、可行性，及時處理方案內的問題，以從根本上確保系統的運行質量。其次，建議早期要小范圍、小批量運用，若探查到其中存在著缺陷，則可以采用相關措施手段處理，將問題帶來的不良影響降到最低，提升PLC技術實際運用效果。最后，在PLC技術實際使用時，要確保技術運用和電氣控制裝置之間有高度一致性，設計環節提供完整的原理圖，深入分析原理圖，確保有關裝置能安全、穩定運轉[9]。

4.2 合理選用PLC技術

DCS系統最大的特點是選擇微處理器作為基礎部分，合理應用相關控制功能，能高效率地執行分散管理、協調控制工作任務，結合PLC技術與電氣控制裝置，利用計算機能遠程操控機械設備的現場運作情況，及時探查到安全性問題，增強安全作業能力。

FCS系統具有通信網絡功能，將其用于電氣控制裝置，能建設良好的運行環境。FCS技術自身具備雙向性特征，網點數目繁多，數據通道具備多元化的優勢，能夠顯著提升電氣控制裝置運行的自動化水平，使其在實際應用中取得良好效益。

4.3 完善相關系統設計工作

首先，提升原理圖的設計水平。在具體實踐中工作人員要形成相對抽象化的設計思路，結合電氣控制裝置的類型、PLC應用需求等，運用專業圖紙形象地呈現出設計思路，利用設計圖紙展現出較抽象化且難以用語言闡述的理論思維內容。加強對原理圖的研讀與分析，客觀評判其存在的問題，提出可行的改善建議及方法等。

其次，認真做好控制系統的設計工作。該系統是PLC技術的核心構成，在具體設計時要全面了解控制系統的運行機理與應用功能，在合理設計好單項功能后，有機結合各個部分，建設出相對較完善的PLC控制系統結構。

再次，完善通信網絡系統的設計工作。這是PLC技術在電氣控制系統內有效應用的重要基礎，其能精準、有效、自動化管控不同子系統之間的通信過程，且對接不同環節，統籌管理各個系統模塊，確保整個系統可靠運作，一方面使PLC技術實現對機械設備的整體化控制，另一方面也全面提升各個系統的運行效率。

最后，做好接地設計。這是提升系統安全性能、抗干擾能力的有效舉措之一。故而，在系統的接地設計實踐中，工作人員一定要全面分析各項影響因素，立足于實際情況設計出最科學的接地路線，以防因接地設計不夠而影響PLC的應用效果。

4.4 加強開關量邏輯、模擬量的控制

機械電氣控制裝置內安裝了大量開關，開關影響裝置的作業狀態、實際運行效率及效果。一旦開關工作異常或狀態不正確，就會降低電氣控制裝置的整體運行效果，使裝置的使用效率相應降低。在開關量邏輯控制方面，PLC相關技術自身就具備一定邏輯控制功能，繼電器作為主要的控制元件類型，其能實現對電路順序及邏輯運行過程的有效控制。既往大量的實踐表明，利用PLC控制電氣裝置的開關邏輯，能明顯提升裝置操作的快捷性與簡易型。技術人員遠程發送信息化命令就能精準操控開關邏輯，進而達到對控制裝置故障狀態的整體管理，精準控制農機的生產過程。合理應用PLC技術能幫助技術人員更便捷地操作開關，設備在接收指令后迅速應對各種作業場景，運轉及生產效率均同步提升[10]。PLC技術明顯提升農機設備生產作業過程的準確性，在提升電氣裝置資源利用效率的基礎上也發揮了一定保護作用。

模擬量的本質是變量。在農機生產實踐中，電氣控制裝置會面對很多變量。傳統的電氣控制裝置不具備控制模擬量的功能，以致電氣設備在變量的影響下容易出現故障。而在傳統控制裝置內應用PLC技術，能夠促進模擬量和數字化之間的高效轉換，最后實現對模擬量的有效控制。在以上這種控制環境中，電氣控制裝置使用期間面對的變量明顯減少，部分變量甚至被消除，有益于裝置運行的可靠性、穩定性。

5 結語

將PLC技術用于農業電氣控制裝置，有效完善了農業拖拉機、播種機、收獲機等的使用功能，提升了它們的運行效率與效果，促進了我國農業機械化、自動化發展進程，使我國農業產業呈現出嶄新面貌，為國民經濟發展作出更大的貢獻。在實際工作中，要密切關注PLC技術應用情況，始終遵守科學化原則、統一技術應用標準，結合實際情況持續完善設計方案及系統內容等，使電氣控制裝置穩定運行有更可靠的技術作為支撐。