CN104808573B

CN104808573B - 一种移栽机控制系统

Info

Publication number: CN104808573B
Application number: CN201510191274.8A
Authority: CN
Inventors: 史颖刚; 潘天丽; 刘利
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2018-03-16
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: CN104808573A

Abstract

本发明公开的一种移栽机控制系统，启动按钮、急停按钮、停止按钮、计数传感器、光电传感器、行程开关和热保护开关分别接在可编程控制器的不同输入端口，五个电机驱动器的输入端，分别与可编程控制器的两个输出端口连接，输出端与五个电机分别相连，供水电磁阀与可编程控制器的两个输出端口连接，直流24V电源的正负极，分别与可编程控制器的输入端、输出端的正极和COM端连接，触摸屏控制器的输入端口，通过RS232总线与可编程控制器连接，后端与触摸屏连接，继电器互锁系统的信号端，与可编程控制器的两个输出端口连接，输出端连接到丝杆电机。该控制系统省时、省力、高效、高质量的移栽秧苗，价格不高，同时维修、保养简单。

Description

一种移栽机控制系统

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其是涉及一种移栽机控制系统，属于农业工程技术领域。

背景技术

随着农业机械化、自动化的进一步发展，许多农作物和树木的繁殖，都采用先工厂化育苗，然后大田移栽的方法，如：烟草、棉花，以及部分果蔬；现有的秧苗移栽，大部分采用机器移栽，但是投苗过程，基本采用手工，没有达到自动化移栽。半自动的秧苗移栽，劳动强度大，速度慢，质量差，成本高且不安全，效率比完全手工移栽稍好一些。所以，影响秧苗自动化移栽的主要问题，一是投苗过程的自动化控制，二是投苗过程自动化与移栽过程自动化的结合。

农业生产，对时效性、成本和劳作结果的优良率比较敏感，农业机械的控制系统，要求成本、故障率低，互换性强。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，其生产工艺制造严格，可靠性高，抗干扰能力强，硬件配套齐全，功能完善，适用性强，容易改造，体积小，重量轻，能耗低，很好上手，产用于控制各种类型的机械设备或生产过程。

因此，以可编程控制器为核心，设计移栽机的控制系统，操作简单，控制反应快，降低了操作者的劳动强度，效率比较高，成本比较小，同时，控制元件的维修、保养、更换，简单、快捷，适用于现有农业系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于设计一种移栽机控制系统，可以省时、省力、高效、高质量的移栽秧苗，价格不高，同时维修、保养简单，能减轻农民劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种移栽机控制系统，包括一个可编程控制器，五个电机驱动器，六个电机，一个供水电磁阀，一个直流24V电源，一个触摸屏，一个触摸屏控制器，一个继电器互锁系统，一个启动按钮，一个急停按钮，一个停止按钮，一个计数传感器，两个光电传感器，三个行程开关，一个热保护开关，启动按钮、急停按钮、停止按钮、计数传感器、光电传感器、行程开关和热保护开关，分别接在可编程控制器的不同输入端口，五个电机驱动器的输入端，分别与可编程控制器的两个输出端口连接，输出端与五个电机分别相连，供水电磁阀与可编程控制器的两个输出端连接，直流24V电源的正负极，分别与可编程控制器的输入端、输出端的正极和COM端连接，触摸屏控制器的输入端口，通过RS232总线与可编程控制器连接，后端与触摸屏连接，继电器互锁系统的信号端，与可编程控制器的两个输出端口连接，输出端连接到丝杆电机。

所述的五个电机驱动器，为电机驱动器Ⅰ、电机驱动器Ⅱ、电机驱动器Ⅲ、电机驱动器Ⅳ和电机驱动器Ⅴ，分别与可编程控制器的两个输出端口连接，一个输出端口输出电机转动的方向信息，一个输出端口输出电机的转动的速度信息，电机驱动器Ⅰ、电机驱动器Ⅱ、电机驱动器Ⅲ、电机驱动器Ⅳ和电机驱动器Ⅴ，为步进电机驱动器，电机驱动器Ⅰ、电机驱动器Ⅱ和电机驱动器Ⅲ，为同一种型号的电机驱动器，五个电机驱动器的工作电压，由直流24V电源（5）提供。

所述的六个电机，分别为夹苗电机A、夹苗电机B、夹苗电机C、移盘电机、送苗电机和丝杆电机，夹苗电机A、夹苗电机B、夹苗电机C、移盘电机和送苗电机为步进电机，夹苗电机A、夹苗电机B和夹苗电机C，为同一种型号的步进电机，丝杆电机为直流电机，夹苗电机A的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅰ提供，夹苗电机B的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅱ提供，夹苗电机C的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅲ提供，移盘电机的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅳ提供，送苗电机的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅴ提供，丝杆电机的工作电压、转动方向信息，由继电器互锁系统提供。

所述的继电器互锁系统，由继电器A、继电器B、继电器A的常闭触点Ⅰ、继电器A的常闭触点Ⅱ、继电器B的常闭触点Ⅰ和继电器B的常闭触点Ⅱ组成，继电器A的输入端连接可编程控制器的一个输出端口，输出端的两条线分别连接继电器B的常闭触点Ⅰ和继电器B的常闭触点Ⅱ，然后连接到丝杆电机上，继电器B的输入端连接可编程控制器的另外一个输出端口，输出端的两条线分别接继电器A的常闭触点Ⅰ和继电器A的常闭触点Ⅱ，然后分别与继电器B的常闭触点Ⅱ和继电器B的常闭触点Ⅰ的输出端子连接，再连接接到丝杆电机，继电器A、继电器B的工作电压，由直流24V电源提供。

所述的触摸屏控制器的输入端口，通过RS232总线与可编程控制器连接，后端通过总线与触摸屏连接，触摸屏和触摸屏控制器的工作电压，由直流24V电源提供。

所述的供水电磁阀的输入端，与可编程控制器的两个输出端口连接，一个端口输出电磁阀的开、关信息，另一个输出端口输出电磁阀的开、关裕度信息，供水电磁阀的工作电压，由直流24V电源提供。

本发明的移栽机控制系统，可以帮助操作者实现自动秧苗移栽，降低操作者的劳动强度，效率比较高，成本比较小，同时，控制元件的维修、保养、更换，简单、快捷，适用于现有农业环境下的秧苗移栽。

附图说明

图1为本发明的移栽机控制系统整体示意图；

图2为本发明的移栽机移栽秧苗的控制流程；

图3为本发明的移苗机过程控制流程图。

附图标记表

1. 可编程控制器；21.电机驱动器Ⅰ；22.电机驱动器Ⅱ；23.电机驱动器Ⅲ；24.电机驱动器Ⅳ；25.电机驱动器Ⅴ；J.继电器互锁系统；J1.继电器A；J11.继电器A的常闭触点Ⅰ；J12.继电器A的常闭触点Ⅱ；J2.继电器B；J21.继电器B的常闭触点Ⅰ；J22.继电器B的常闭触点Ⅱ；31.夹苗电机A；32.夹苗电机B；33.夹苗电机C；34. 移盘电机；341.移盘链；35.送苗电机；351.传送带；352.送苗鸭嘴；36.丝杆电机； 4.供水电磁阀；5.直流24V电源；6.触摸屏；61.触摸屏控制器；SB1.启动按钮；SB2.启动按钮；SB3.停止按钮；MP.苗盘；C1计数传感器；C11. 监控鸭嘴；D1.光电传感器Ⅰ；D2.光电传感器Ⅱ；D21.移栽鸭嘴；SQ1.移盘行程开关；SQ2.丝杆上限行程开关；SQ3.丝杆下限行程开关；FR.热保护开关。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行详细的描述。

参见图1，一种移栽机控制系统，包括一个可编程控制器1，五个电机驱动器21、22、23、24、25，六个电机31、32、33、34、35、36，一个供水电磁阀4，一个直流24V电源5，一个触摸屏6，一个触摸屏控制器61，一个继电器互锁系统J，一个启动按钮SB1，一个急停按钮SB2，一个停止按钮SB3，一个计数传感器C1，两个光电传感器D1、D2，三个行程开关SQ1、SQ2、SQ3，一个热保护开关FR，启动按钮SB1，急停按钮SB2，停止按钮SB3，计数传感器C1、光电传感器D1、D2，行程开关SQ1、SQ2、SQ3，和热保护开关FR，分别接在可编程控制器（1）的不同输入端口，五个电机驱动器21、22、23、24、25的输入端，分别与可编程控制器1的两个输出端口连接，输出端与五个电机31、32、33、34、35分别相连，供水电磁阀4与可编程控制器1的两个输出端口连接，直流24V电源5的正负极，分别与可编程控制器1的输入端、输出端的正极和COM端连接，触摸屏控制器61的输入端口，通过RS232总线与可编程控制器1连接，后端与触摸屏6连接，继电器互锁系统J的信号端，与可编程控制器1的两个输出端口连接，输出端连接到丝杆电机36。

所述的五个电机驱动器21、22、23、24、25，为电机驱动器Ⅰ21、电机驱动器Ⅱ22、电机驱动器Ⅲ23、电机驱动器Ⅳ24和电机驱动器Ⅴ25，分别与可编程控制器1的两个输出端口连接，一个输出端口输出电机转动的方向信息，一个输出端口输出电机的转动的速度信息，电机驱动器Ⅰ21、电机驱动器Ⅱ22、电机驱动器Ⅲ23、电机驱动器Ⅳ24和电机驱动器Ⅴ25，为步进电机驱动器，电机驱动器Ⅰ21、电机驱动器Ⅱ22和电机驱动器Ⅲ23，为同一种型号的电机驱动器，五个电机驱动器21、22、23、24、25的工作电压，由直流24V电源5提供。

所述的六个电机31、32、33、34、35、36，分别为夹苗电机A31、夹苗电机B32、夹苗电机C33、移盘电机34、送苗电机35和丝杆电机36，夹苗电机A31、夹苗电机B32、夹苗电机C33、移盘电机34和送苗电机35为步进电机，夹苗电机A31、夹苗电机B32和夹苗电机C33，为同一种型号的步进电机，丝杆电机36为直流电机，夹苗电机A31的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅰ21提供，夹苗电机B32的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅱ22提供，夹苗电机C33的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅲ23提供，移盘电机34的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅳ24提供，送苗电机35的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅴ25提供，丝杆电机36的工作电压、转动方向信息，由继电器互锁系统J提供。

所述的继电器互锁系统J，由继电器AJ1、继电器BJ2、继电器A的常闭触点ⅠJ11、继电器A的常闭触点ⅡJ12、继电器B的常闭触点ⅠJ21和继电器B的常闭触点ⅡJ22组成，继电器AJ1的输入端连接可编程控制器1的一个输出端口，输出端的两条线分别接继电器B的常闭触点ⅠJ21和继电器B的常闭触点ⅡJ22，然后连接到丝杆电机36上，继电器BJ2的输入端连接可编程控制器1的另外一个输出端口，输出端的两条线分别接继电器A的常闭触点ⅠJ11和继电器A的常闭触点ⅡJ12，然后，分别与继电器B的常闭触点ⅡJ22和继电器B的常闭触点ⅠJ21的输出端子连接，再连接接到丝杆电机36，继电器AJ1、继电器BJ2的工作电压，由直流24V电源5提供。

所述的触摸屏控制器61的输入端口，通过RS232总线与可编程控制器1连接，后端通过总线与触摸屏6连接，触摸屏6和触摸屏控制器61的工作电压，由直流24V电源5提供。

所述的供水电磁阀4的输入端，与可编程控制器1的两个输出端口连接，一个端口输出电磁阀的开、关信息，另一个输出端口输出电磁阀的开、关裕度信息，供水电磁阀4的工作电压，由直流24V电源5提供。

参见图2、图3，移栽机移栽秧苗的控制流程为：系统启动后，移盘电机34转动，移盘链341带动苗盘前移，光电传感器ⅠD1检测到有秧苗后，夹苗电机A正转，驱动4个夹苗器开始夹苗，系统检测到丝杆下限行程开关SQ3后，丝杆电机6上行，碰到丝杆上限行程开关SQ2后，丝杆电机6停止转动，苗盘MP前进一格，夹苗电机A反转，松开夹苗器，4株秧苗落入4个鸭嘴352中，同时，丝杆电机6反转，12个鸭嘴352，固定在传送带351背面，在送苗电机35驱动下，绕一个椭圆循环运动，当装有秧苗的鸭嘴352，旋转到秧苗下降位置时，专门设计的机械机构，驱动鸭嘴松开秧苗，秧苗依靠重力作用，掉落到监控鸭嘴C11中，计数传感器C1检测秧苗，并计数，同时秧苗从监控鸭嘴C11落入移栽鸭嘴D21中，开始移栽，光电传感器ⅡD2检测到移栽鸭嘴D21的移栽深度到达后，供水电磁阀4开闸，并延时，延时时间到后，供水电磁阀4关闸，移栽鸭嘴D21上移复位；反转的丝杆电机6，触碰到丝杆下限行程开关SQ3后，同时，光电传感器ⅠD1检测到有秧苗后，夹苗电机B开始夹苗，然后丝杆电机6上行，碰到丝杆上限行程开关SQ2后，丝杆电机6停止转动，苗盘MP再前进一格，夹苗电机B反转，松开夹苗器，4株秧苗落入4个鸭嘴352中，开始移栽环节；丝杆电机6反转，触碰到丝杆下限行程开关SQ3，同时，光电传感器ⅠD1检测到有秧苗后，夹苗电机C开始夹苗，然后丝杆电机6上行，碰到丝杆上限行程开关SQ2后，丝杆电机6停止转动，苗盘MP再前进一格，夹苗电机C反转，松开夹苗器，4株秧苗落入4个鸭嘴352中，开始移栽环节；丝杆电机6反转，触碰到丝杆下限行程开关SQ3后，同时，光电传感器ⅠD1检测到有秧苗后，夹苗电机A开始夹苗，不断循环反复；当空的苗盘MP碰到移盘行程开关SQ1后，系统发出报警提示，同时延时，延时时间到，空的苗盘MP未取走，则系统暂停，当计数传感器C1的计数值大于设定值时，系统停止运行。

本发明的一种移栽机控制系统，结构简单，反应快，容易上手，使用方便灵活，成本低廉，维护保养简单、快捷，降低了操作者的劳动强度，效率比较高，适用于现有农业的移栽机械。

Claims

1.一种移栽机控制系统，其特征在于，该系统包括一个可编程控制器（1），五个电机驱动器（21、22、23、24、25），六个电机（31、32、33、34、35、36），一个供水电磁阀（4），一个直流24V 电源（5），一个触摸屏（6），一个触摸屏控制器（61），一个继电器互锁系统（J），一个启动按钮（SB1），一个急停按钮（SB2），一个停止按钮（SB3），一个计数传感器（C1），两个光电传感器（D1、D2），三个行程开关（SQ1、SQ2、SQ3），一个热保护开关（FR），启动按钮（SB1）、急停按钮（SB2）、停止按钮（SB3）、计数传感器（C1）、光电传感器（D1、D2）、行程开关（SQ1、SQ2、SQ3）和热保护开关（FR），分别接在可编程控制器（1）的不同输入端口，供水电磁阀（4）与可编程控制器（1）的两个输出端口连接，直流24V电源（5）的正极，分别连接可编程控制器（1）的输入端的正极、输出端的正极，直流24V电源（5）的负极，分别连接可编程控制器（1）的输入端的COM端、输出端的COM 端，触摸屏控制器（61）的输入端口，通过 RS232 总线与可编程控制器（1）连接，后端与触摸屏（6）连接，继电器互锁系统（J）的信号端，与可编程控制器（1）的两个输出端口连接，输出端连接到丝杆电机（36）；

所述的五个电机驱动器（21、22、23、24、25），为电机驱动器Ⅰ（21）、电机驱动器Ⅱ（22）、电机驱动器Ⅲ（23）、电机驱动器Ⅳ（24）和电机驱动器Ⅴ（25），电机驱动器Ⅰ（21）与可编程控制器（1）的两个输出端口Y0， Y1连接，电机驱动器Ⅱ（22）与可编程控制器（1）的两个输出端口Y2， Y3连接，电机驱动器Ⅲ（23）与可编程控制器（1）的两个输出端口Y4， Y5连接，电机驱动器Ⅳ（24）与可编程控制器（1）的两个输出端口Y6， Y7连接，电机驱动器Ⅴ（25）与可编程控制器（1）的两个输出端口Y10， Y11连接，可编程控制器（1）的一个输出端口输出电机转动的方向信息，另一个输出端口输出电机的转动的速度信息；所述五个电机驱动器（21、22、23、24、25）输出端与五个电机（31、32、33、34、35）分别对应相连，电机驱动器Ⅰ（21）、电机驱动器Ⅱ（22）、电机驱动器Ⅲ（23）、电机驱动器Ⅳ（24）和电机驱动器Ⅴ（25），为步进电机驱动器，电机驱动器Ⅰ（21）、电机驱动器Ⅱ（22）和电机驱动器Ⅲ（23），为同一种型号的电机驱动器，五个电机驱动器（21、22、23、24、25）的工作电压，由直流 24V 电源（5）提供；

所述的六个电机（31、32、33、34、35、36），分别为夹苗电机 A（31）、夹苗电机 B（32）、夹苗电机 C（33）、移盘电机（34）、送苗电机（35）和丝杆电机（36），夹苗电机 A（31）、夹苗电机B（32）、夹苗电机 C（33）、移盘电机（34）和送苗电机（35）为步进电机，夹苗电机 A（31）、夹苗电机 B（32）和夹苗电机 C（33），为同一种型号的步进电机，丝杆电机（36）为直流电机，夹苗电机 A（31）的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅰ（21）提供，夹苗电机 B（32）的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅱ（22）提供，夹苗电机 C（33）的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅲ（23）提供，移盘电机（34）的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅳ（24）提供，送苗电机（35）的工作电压、转动方向和转速信息，由电机驱动器Ⅴ（25）提供，丝杆电机（36）的工作电压、转动方向信息，由继电器互锁系统（J）提供。

2.根据权利要求 1 所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述的继电器互锁系统（J），由继电器 A（J1）、继电器 B（J2）、继电器 A 的常闭触点Ⅰ（J11）、继电器 A 的常闭触点Ⅱ（J12）、继电器 B 的常闭触点Ⅰ（J21）和继电器 B 的常闭触点Ⅱ（J22）组成，继电器 A（J1）的输入端连接可编程控制器（1）的一个输出端口，输出端的两条线分别接继电器 B 的常闭触点Ⅰ（J21）和继电器 B 的常闭触点Ⅱ（J22），然后连接到丝杆电机（36）上，继电器 B（J2）的输入端连接可编程控制器（1）的另外一个输出端口，输出端的两条线分别接继电器A的常闭触点Ⅰ（J11）和继电器A的常闭触点Ⅱ（J12），然后，分别与继电器B的常闭触点Ⅱ（J22）和继电器 B 的常闭触点Ⅰ（J21）的输出端子连接，再连接到丝杆电机（36），继电器A（J1）、继电器 B（J2）的工作电压，由直流 24V 电源（5）提供。

3.根据权利要求 1 所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述的触摸屏控制器（61）的输入端口，通过 RS232 总线与可编程控制器（1）连接，后端通过总线与触摸屏（6）连接，触摸屏（6）和触摸屏控制器（61）的工作电压，由直流 24V 电源（5）提供。

4.根据权利要求 1 所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述的供水电磁阀（4）的输入端，与可编程控制器（1）的两个输出端口连接，其中，所述可编程控制器（1）的一个输出端口输出所述供水电磁阀（4）的开、关信息，所述可编程控制器（1）的另一个输出端口输出所述供水电磁阀（4）的开、关裕度信息，供水电磁阀（4）的工作电压，由直流 24V 电源（5）提供。