CN109041824A - 牧草高密度压缩成型过程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于农牧机械领域，涉及一种牧草高密度压缩成型过程控制系统，包括中央处理模块、运输皮带控制系统、液压系统、喷水控制系统、安装在液压系统的光电开关和行程开关、称重平台的称重传感器、下位机控制程序、上位机监控程序；运输皮带控制系统包括与中央处理模块输出模块连接的变频驱动模块、与变频驱动模块连接的电机；所述液压系统包括液压油缸、驱动油缸电磁阀、以及液压站电机组；所述喷水控制系统包括电机驱动模块、压力传感器、与所述电机驱动模块连接的供水泵、以及喷水喷头。本发明采用高效中央处理模块对牧草高密度压缩成型过程进行自动控制，实现牧草自动连续压缩，有效提高了生产效率和产品质量。

Description

牧草高密度压缩成型过程控制系统

技术领域

本发明涉及牧草压缩领域，具体地，涉及一种牧草高密度压缩成型过程的控制系统。

背景技术

牧草为了远距离运输和存储，一般都需要将晾干的牧草进行压缩处理，增加单位体积的密度，而国内现有的压缩系统都是针对牧草收获时的简单压缩，这样的草捆体积小、密度低、成型差，不利于长距离的运输。随着国家粮改饲政策的实施，相信在不久的将来，国内优质牧草量将有很大提升，商品牧草交易量将越来越大。为了有效降低牧草运输成本，对现有小草捆进行第二次压缩加密已迫在眉睫，经过二次高密度压缩之后的草捆成型好，密度高，不管是在长时间存储、远距离运输还是后期农户饲喂过程中都较小草捆方便。

牧草高密度压缩成型过程要经过切割、喷水、除杂、压缩、包装等步骤，从一步到下一步经过转移操作等程序，比较费时费力，自动化程度低，为了使牧草高密度压缩成型过程全程自动运行，需要一套自动控制系统来对喂料台、切割室、捡拾台、运输皮带、压缩机构、称重平台、液压系统、喷水控制系统进行自动控制，使其按照牧草压缩生产的工艺协调动作，完成干牧草高密度压缩成型过程自动化进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种牧草高密度压缩成型过程控制系统，来实现喂料台、切割室、捡拾台、皮带系统、压缩机构、称重平台、液压系统、加水量的精确控制，使其按照牧草压缩生产的工艺协调动作，完成干牧草高密度压缩成型过程自动化进行，减轻人工劳力，提高生产效率。

本发明采用的技术方案：一种牧草高密度压缩成型过程控制系统，该牧草高密度压缩成型过程用到的组成部分包括：喂料台、捡拾台、运输皮带、压缩装置、称重平台，其特征在于：还设有控制装置；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、运输皮带控制系统、液压系统、喷水控制系统、安装在液压系统的光电开关和行程开关、称重平台的称重传感器、下位机控制程序、上位机监控程序；

所述运输皮带控制系统包括与所述中央处理模块输出模块连接的变频驱动器、与所述变频驱动模块连接的用于驱动皮带运转的减速电机；运输皮带将喂料台切割后的牧草运输到压缩装置，实现牧草压缩过程自动连续加料；

所述液压系统包括液压油缸、电磁阀门、以及为液压油缸提供动力的液压站电机组；

所述喷水控制系统包括与中央处理输出模块相连接的电机驱动模块、压力传感器、与所述电机驱动模块连接的隔膜泵、以及喷水喷头；喷水控制系统根据牧草含水量，确定是否为牧草补水、补水量的大小；

所述液压系统的光电开关和行程开关，用于实时检测液压油缸行进过程中的位置信息，并及时关闭油缸电磁阀电路；液压系统同时采用光电开关和行程开关，对液压油缸行程进行检测和保护，确保定位精确，禁止出现油缸错位，油缸互顶的情况；

所述称重平台的称重传感器，用于对压缩成型草捆的称重，通过压缩成型草捆质量、体积获得当前草捆密度信息；

所述中央处理模块，结合下位机控制程序和上位机监控程序，对整个压缩过程进行自动控制，通过输入模块实时采集相关传感器数据，并根据工艺要求进行逻辑运算，输出控制信号对系统油缸、电机、电磁阀门进行调控，从而达到生产的要求。

进一步的，所述喷水控制系统采用水压调制的方法对喷水量进行控制。

进一步的，所述中央处理模块通过变频驱动模块控制所述运输皮带控制系统的减速电机，实现整个压缩过程根据压缩进度调整皮带运转速度的目的。

进一步的，所述称重平台通过称重传感器对重量信息进行采集，并实时打印相关信息标签，手动贴在当前草捆包装上，便于后期查看。

进一步的，所述牧草高密度压缩成型过程控制系统，还包括与所述中央处理模块连接的上位机触摸屏，所述上位机触摸屏用于牧草高密度压缩成型过程控制系统的参数设定、手动控制命令发布、控制过程的动态显示、故障信息显示与处理、数据归档记录、自动程序选择。

另一方面，还包括与所述中央处理模块连接的网络通讯模块，所述网络通讯模块用于连接互联网远程桌面，并将当前系统运行状态、故障信息发送至互联网，实现牧草高密度压缩成型过程控制系统的远程监控，远程故障诊断。

有益效果：与现在技术相比，本发明能够控制牧草压缩设备按照草捆生产工艺要求完成高密度草捆的自动生产加工工作，有效提高了加工质量与效率。

附图说明

图1 为草捆压缩前后示意图；

图2为牧草高密度压缩成型机构示意图；

图3为本发明所述牧草高密度压缩成型过程控制系统框图；

图4为本发明所述牧草高密度压缩成型过程控制系统程序执行流程图；

图5本发明液压系统油缸控制回路图；

图6本发明喷水系统示意图；

附图标记：1—喂料台，2—推草切割油缸，3—切割室，4—捡拾台，5—喷水系统，6—水平运输皮带，7—倾斜运输皮带，8—第一级压缩油缸，9—草料仓，10—第二级压缩油缸，11—第三级压缩油缸，12—推压缩草捆油缸，13—称重平台，14—闸板机构，15—压缩型仓，16—PLC，17—压力传感器，18—隔膜泵，19—驱动板，20—电磁阀，21—对射传感器，22—水箱，23—喷头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

牧草高密度压缩成型机构包括：包括喂料台1、捡拾台4、水平运输皮带6、倾斜运输皮带7、第一级压缩油缸8、草料仓9、第二级压缩油缸10、第三级压缩油缸11、称重平台13、控制装置；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、运输皮带控制系统、液压系统、喷水控制系统、安装在液压系统的光电开关和行程开关、称重平台的称重传感器、下位机控制程序、上位机监控程序、以及网络通讯模块；

所述运输皮带控制系统包括与所述中央处理模块输出模块连接的变频驱动器、与所述变频驱动模块连接的用于驱动皮带运转的减速电机；运输皮带系统将喂料台切割后的牧草运输到压缩装置，实现牧草压缩过程自动连续加料；

所述液压系统包括液压油缸、电磁阀门、以及为液压油缸提供动力的液压站电机组；液压系统用于将电能转换成动能，液压油缸产生动力，实现牧草推送、压缩、称重、码垛自动有序的进行；

所述喷水控制系统包括与中央处理输出模块相连接的电机驱动模块、压力传感器、与所述电机驱动模块连接的隔膜泵、以及喷水喷头；喷水控制系统根据牧草含水量，确定是否为牧草补水、补水量的大小；

所述液压系统的光电开关和行程开关，用于实时检测油缸行进过程中的位置信息，并及时关闭油缸电磁阀电路；

所述称重平台的称重传感器，用于对压缩成型草捆的称重，通过压缩成型草捆质量、体积获得当前草捆密度信息；

所述运输皮带控制系统，用于将所述喂料台切割后的牧草运输到压缩装置，实现牧草压缩过程自动连续加料；

所述液压系统，用于将电能转换成动能，为液压油缸提供动力，实现牧草推送、压缩、称重、码垛自动有序的进行；

所述中央处理模块，结合下位机控制程序和上位机监控程序，对整个压缩过程进行自动控制。通过输入模块实时采集相关传感器数据，并根据工艺要求进行逻辑运算，输出控制信号对系统油缸、电机等进行调控，从而达到生产的要求。

参考图2，牧草高密度压缩成型过程控制系统按照生产工艺要求，通过液压油缸和电机的驱动，顺序执行每个步骤，将小的草捆压缩为一个密度较大的草捆。首先，小的草捆经过喂料台1送入切割室3，待小草捆在切割室3摆放整齐以后启动推草切割油缸2进行切割；切割完的草捆将经过捡拾台4对牧草进行喷水，使得牧草保持一定的含水率便于压缩。同时，在该平台还可以对草捆中的杂质，比如：绳子、塑料，进行捡拾；然后，将这些牧草经过水平运输皮带6、倾斜运输皮带7输送至压缩机构的草料仓9暂存；当草料仓9中的牧草达到一定的高度以后，开启第一级压缩油缸8多次压缩推送，把牧草压缩至成型仓15并保持行程不变，接着开启第二级压缩油缸10对牧草进一步压缩，当二级压缩完成以后紧接着开启第三级压缩油缸11对牧草进行成型压缩，使之达到预定的尺寸大小；打开闸板机构14的油缸将侧面闸板打开，推压缩草捆油缸12 将经过三级压缩之后的成型草捆推送出去，及时套上包装袋，同时将三级压缩液压油缸驱动返回至初始位置，为下一次压缩做好准备；称重平台13及时提升起来将包装好的草捆接到称重面上进行称重，并实时打印时间、重量、加水量、密度等信息标签，由操作工手动贴在包装袋上，这样完成一个大草捆压缩的循环周期。

参见图3，为本发明所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统控制结构图。整个系统由中央处理模块协调完成，中央处理模块通过输入模块采集系统传感器数据，并根据实际生产工艺进行逻辑运算，然后将控制信号通过输出模块输出到相关的执行机构，如液压油缸、电机等，控制相关的设备完成动作。同时，中央处理模块和上位机触摸屏实时通讯，将系统运行状态反映到触摸屏上，便于观察、手动干预；通过和贴标机建立通讯，将成型草捆关键参数信息传递到贴标机设备，通过贴标机实时打印标签信息，并贴在包装袋上；另外，通过网络接口模块可以远程对该系统进行监控，并将能源数据传递到远程监控桌面，便于分析决策。

参见图2、图4，本发明所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统控制流程图。牧草加工开始后，通过喂料台1将干牧草捆送入切割室3并固定，随后启动切割液压油缸2对牧草进行切割并开启捡拾台、运输皮带电机进行运输；同时，在牧草通过捡拾台末端时根据牧草含水率要求对干牧草进行喷雾；当进入草料仓9的牧草达到设定的高度以后开启第一级压缩油缸8对草料仓9中底部的牧草进行初级压缩，如果没有达到设定高度的话，继续往里运输草料，直到达到设定高度；假定初级压缩三次之后达到设定的重量，保持第一级压缩油缸8的行程不变并开启第二级压缩油缸10，当第二级压缩油缸10达到设定行程时保持不动并开启第三级压缩油缸11进行最后的定型压缩过程，在该阶段压缩过程中要实时监控液压站的压力大小；在第三级压缩油缸11压缩至设定行程后，启动闸板机构14的提升油缸将闸板打开；通过检测闸板机构14边缘安放的行程开关确认闸板机构14的闸板已经完全打开之后，再开启推压缩草捆油缸12将压缩成型之后的草捆推送出去，并及时套上包装袋；压缩草捆完全推送至称重平台上时，立即打开第一级压缩油缸8、第二级压缩油缸10、第三级压缩油缸11、推压缩草捆油缸12、闸板机构14油缸的相应电磁阀按次序回缸，为下一次压缩做好准备工作；延时稳定后对称重平台上的草捆进行称重，并将数据采集回PLC16控制系统进行处理，通讯传递至标签机设备，对当前时刻的信息进行打印；完成称重操作之后，将称重平台上的草捆通过油缸推送至空闲的地方并返回油缸。至此，完成一个大草捆的压缩循环周期。结合上述控制流程，牧草高密度压缩成型过程控制系统对运输皮带控制系统、液压系统、喷水控制系统、捡拾台、切割室进行精确控制，实现干牧草草捆的自动生产加工。

为了可靠精确的检测牧草高压成型过程，在液压油缸行进方向上安装有与所述驱动模块连接的限位检测传感器和工作位检测传感器，实时检测油缸行进位置，并参与下位机程序逻辑的判断。

参见图5，为所述液压系统压缩油缸的控制回路，所述中央处理模块通过控制所述液压油缸对应电磁阀101的线圈SQL1和SQL2的通断电来实现液压油缸的压缩动作。当线圈SQL1得电SQL2失电时，电磁阀101阀芯左移，液压油缸Y3无杆腔进油，推动活塞上移。同时通过挡块的推进，由接近开关S1来检测油缸是否达到指定的行程。当线圈SQL1失电SQL2得电时，电磁阀101阀芯右移，液压油缸Y3有杆腔进油，推动活塞下移，从而使得压缩机构回程。同时通过挡块的触碰或者感应检测液压油缸回程是否达到设定位置。

参见图6，为喷水控制系统控制回路，所述中央处理模块通过输入模块采集喷水管路压力传感器17、对射传感器21的数据，通过PID控制算法进行逻辑运算，将控制信号通过中央处理模块输出模块输出到驱动板控制隔膜泵的转速，从而对管道压力进行控制，不同的压力对应不同的管道流速，通过对压力的设定可以间接地调整喷水量的大小。

为了方便操作人员对牧草高密度压缩成型过程控制系统设备的操作，所述牧草高密度压缩成型过程控制系统，还安装有与中央处理模块连接的上位机触摸屏，所述触摸屏用于牧草高密度压缩成型过程控制系统的参数设定、控制命令发布、控制过程的动态显示、故障信息显示与处理、数据记录。

另一方面，为实现所述牧草高密度压缩成型过程的远程监控，所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统还包括与所述中央处理模块连接的网络通讯模块，所述网络通讯模块用于连接互联网远程桌面，并将当前系统运行状态、故障信息、能源数据发送至互联网，实现牧草高密度压缩成型过程控制系统的远程监控，远程故障诊断。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。因此，本发明的保护范围并不局限于上述实例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种牧草高密度压缩成型过程控制系统，该牧草高密度压缩成型过程用到的组成部分包括：喂料台、捡拾台、运输皮带、压缩装置、称重平台，其特征在于：还设有控制装置；

其中，所述控制装置包括中央处理模块、运输皮带控制系统、液压系统、喷水控制系统、安装在液压系统的光电开关和行程开关、称重平台的称重传感器、下位机控制程序、上位机监控程序；

所述运输皮带控制系统包括与所述中央处理模块输出模块连接的变频驱动器、与所述变频驱动模块连接的用于驱动皮带运转的减速电机；运输皮带将喂料台切割后的牧草运输到压缩装置，实现牧草压缩过程自动连续加料；

所述液压系统包括液压油缸、电磁阀门、以及为液压油缸提供动力的液压站电机组；

所述喷水控制系统包括与中央处理输出模块相连接的电机驱动模块、压力传感器、与所述电机驱动模块连接的隔膜泵、以及喷水喷头；

所述液压系统的光电开关和行程开关，用于实时检测液压油缸行进过程中的位置信息，并及时关闭油缸电磁阀电路；

所述称重平台的称重传感器，用于对压缩成型草捆的称重，通过压缩成型草捆质量、体积获得当前草捆密度信息；

所述中央处理模块，结合下位机控制程序和上位机监控程序，对整个压缩过程进行自动控制，通过输入模块实时采集相关传感器数据，并根据工艺要求进行逻辑运算，输出控制信号对系统油缸、电机、电磁阀门进行调控，从而达到生产的要求。

2.根据权利要求1所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统，其特征在于，所述喷水控制系统采用水压调制的方法对喷水量进行控制。

3.根据权利要求1所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统，其特征在于，所述中央处理模块通过变频驱动模块控制运输皮带控制系统的减速电机，实现整个压缩过程根据压缩进度调整皮带运转速度的目的。

4.根据权利要求1所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统，其特征在于，称重平台通过称重传感器对压缩草捆重量信息进行采集，并实时打印相关信息标签，手动贴在当前草捆包装上，便于后期查看。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统，其特征在于，还包括与所述中央处理模块连接的上位机触摸屏，所述上位机触摸屏用于牧草高密度压缩成型过程控制系统的参数设定、手动控制命令发布、控制过程的动态显示、故障信息显示与处理、数据归档记录、自动程序选择。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的牧草高密度压缩成型过程控制系统，其特征在于，还包括与所述中央处理模块连接的网络通讯模块，所述网络通讯模块用于连接互联网远程桌面，并将当前系统运行状态、故障信息发送至互联网，实现牧草高密度压缩成型过程控制系统的远程监控，远程故障诊断。