CN110663368A - 方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法，属于打捆机技术领域。本发明主要包括主控制器、终端显示器、第一从控制器、销轴传感器、第二从控制器、油压传感器、液压执行装置。终端显示器将用户输入的草捆紧实度参数发送至主控制器，主控制器通过CAN总线读取第一从控制器、第二从控制器数据，经比较运算控制液压执行装置，调整草捆紧实度以达到用户要求。此系统可以在允许范围内根据用户选择自行调整草捆紧实度；可以根据销轴传感器的值进行相应的报警提示，以防止打捆机长期处于超负荷状态；可在终端显示器上实时显示草捆紧实度。此控制系统运用CAN总线的通讯方式为打捆机智能化发展奠定了基础。

Description

方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于打捆机技术领域，更具体的说，是涉及一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法。

背景技术

草捆紧实度是影响草捆质量尤其是青贮料质量的关键参数之一，草捆紧实度越高意味着草捆中的孔隙率越低，同时草捆紧实度的增大也意味着存储容量的增大。但并非草捆紧实度越高越好，由于不同打捆时期含水率不同，过高的草捆紧实度会导致捆包存储过程中发热发霉从而影响捆包品质，并且紧实度太高会导致打捆机超负荷运行，影响了打捆机使用寿命。根据用户需求自行调整方捆打捆机紧实度，保障打捆机安全高效运行是需要解决的关键技术难题。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，针对现有技术的不足，提出一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法。

本发明涉及一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法，用于不同秸秆方捆打捆时草捆紧实度控制，其特征在于，包括销轴传感器、第一从控制器、油压传感器、第二从控制器、主控制器、终端显示器以及液压执行装置，所述的液压执行装置由电磁比例阀、两位两通电磁换向阀、蓄能器、油缸组成；所述销轴传感器用于检测打捆机曲柄摇杆机构的压缩力，所述第一从控制器用于读取、处理销轴传感器数据，所述油压传感器用于检测液压执行装置油缸的夹紧力；所述第二从控制器用于读取、处理油压传感器数据；所述主控制器用于运算处理第一从控制器、第二从控制器、终端显示器数据；所述终端显示器用于人机间交互。

所述销轴传感器位于打捆机曲柄摇杆机构曲柄连杆的铰接处；所述第一从控制器、第二从控制器、电磁比例阀、两位两通电磁换向阀位于打捆机侧面；所述油缸位于打捆机输出滑道的末端；所述油压传感器、蓄能器位于油缸进油管路处；所述主控制器、终端显示器位于牵引车驾驶室内。

所述的主控制器、第一从控制器、第二从控制器均包括微处理器、CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路；所述主控制器还包括存储卡、RS232接口；所述第一从控制器还包括A/D转换电路，所述第二从控制器还包括D/A转换电路、继电器控制电路，所述第一从控制器、第二从控制器、主控制器通过CAN总线进行通讯。

方捆打捆机草捆紧实度控制系统的控制方法，所述终端显示器将用户输入的草捆紧实度参数发送至主控制器，所述主控制器通过CAN总线读取第一从控制器、第二从控制器数据，经比较运算控制液压执行装置，调整草捆紧实度以达到用户要求，并在终端显示器实时显示；

包括如下步骤：

步骤1：用户通过终端显示器选择作物品种，主控制器根据用户选择的品种选定油缸初始夹紧力，并将油缸初始夹紧力数据发送至第二从控制器，第二从控制器控制电磁比例阀和电磁换向阀以调整油缸压力，当油缸压力满足要求后打捆机开始工作,系统初始化完成，当销轴传感器检测到的压缩力达到一定数值（记为σ）后，控制系统开始工作；

步骤2：打捆机压缩室截面尺寸已知，第一从控制器读取到销轴传感器的数据，将其转化为草捆紧实度并发送至主控制器，终端显示器提醒用户选择其需要的草捆紧实度，终端显示器为用户提供推荐值和自定义值，当用户选择完草捆紧实度后，将此草捆紧实度记为理论草捆紧实度P₁，主控器读取第一从控制器的实际草捆紧实度P₂，

当P₁>P₂时，主控器向第二从控制器发出增大油缸夹紧力的命令，

当P₁<P₂时，主控器向第二从控制器发出减小油缸夹紧力的命令；

步骤3：循环控制过程，主控制器向第二从控制器发送油缸伸缩指令，第二从控制器调整电磁比例阀，每次调整a MPa，然后打开电磁换向阀，检测油压传感器数据，当达到a MPa后停止工作；延时一段时间，主控制器再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值，向第二从控制器发送油缸伸缩指令，第二从控制器再次进行相应调整；重复上述过程，直到理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的差值在合理区间内，此后，主控制器每隔一段时间再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值是否在合理区间；

步骤4：打捆机工作过程中，当第一从控制器读取的销轴传感器压缩力连续一段时间小于σ后，第一从控制器将停止向主控制器传输草捆紧实度数据，直到销轴传感器压缩力大于σ后，第一从控制器恢复向主控制器传输草捆紧实度数据；当主控制器连续一段时间未读到第一从控制器草捆紧实度数据，将停止向终端显示器发送草捆紧实度数据，终端显示器将处于暂停状态，直到再次读到第一从控制器草捆紧实度数据。

草捆紧实度调整过程中，主控制器读取第一从控制器的销轴压缩力数据，判断压缩力是否大于最大许用压缩力，当销轴压缩力大于最大许用压缩力时，提醒用户降低理论草捆紧实度或行车速度。

根据本发明提供的方捆打捆机草捆紧实度控制系统的控制方法，可以在允许范围内根据用户需求自行调整草捆紧实度；可以根据销轴传感器的值进行相应的报警提示，以防止打捆机长期处于超负荷状态；可在终端显示器上实时显示草捆紧实度；此控制系统通过进一步在主控制器和从控制器之间优选采用CAN总线进行通讯，从而依据CAN总线的独特特性和优点，大大增强了数据通讯的可靠性、实时性和灵活性。

附图说明

图1为方捆打捆机草捆紧实度控制系统组成框图。

图2为方捆打捆机草捆紧实度控制系统整体示意图。

图3为方捆打捆机草捆紧实度控制系统液压控制回路示意图。

图4为方捆打捆机草捆紧实度控制系统初始化及草捆紧实度选择流程图。

牵引车1、终端显示器2、主控制器3、拖拉机出油接口4、拖拉机回油接口5、曲柄摇杆机构6、曲柄7、销轴传感器8、摇杆9、第一从控制器10、第二从控制器11、电磁比例阀12、两位两通电磁换向阀13、蓄能器14、油压传感器15、打捆机输出滑道16、油缸17、打捆机18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细阐述。

实施例1：如图1至图2所示，一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统，用于不同秸秆方捆打捆时草捆紧实度控制，其特征在于，包括销轴传感器6、第一从控制器7、油压传感器15、第二从控制器11、主控制器3、终端显示器2以及液压执行装置，所述的液压执行装置由电磁比例阀12、两位两通电磁换向阀13、蓄能器14、油缸17组成；所述销轴传感器6用于检测打捆机曲柄摇杆机构6的压缩力，所述第一从控制器10用于读取、处理销轴传感器8数据，所述油压传感器15用于检测液压执行装置油缸17的夹紧力；所述第二从控制器11用于读取、处理油压传感器15数据；所述主控制器3用于运算处理第一从控制器7、第二从控制器11、终端显示器数据2；所述终端显示器2用于人机间交互。

所述销轴传感器8位于曲柄7与连杆9的铰接处；所述第一从控制器7、第二从控制器11、电磁比例阀12、两位两通电磁换向阀13位于打捆机18侧面；所述油缸17位于打捆机输出滑道16的末端；所述油压传感器15、蓄能器14位于油缸17进油管路处；所述主控制器3、终端显示器2位于牵引车1驾驶室内。

所述的主控制器3、第一从控制器10、第二从控制器11均包括STM32F105微处理器、TJA1050 CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路；所述主控制器3还包括存储卡、RS232接口；所述第一从控制器10还包括A/D转换电路，所述第二从控制器11还包括D/A转换电路、继电器控制电路，所述第一从控制器10、第二从控制器11、主控制器3通过CAN总线进行通讯。

实施例2：如图1至图2所示，一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统的控制方法，所述终端显示器2将用户输入的草捆紧实度参数发送至主控制器3，所述主控制器3通过CAN总线读取第一从控制器10、第二从控制器11数据，经比较运算控制液压执行装置，调整草捆紧实度以达到用户要求，并在终端显示器2实时显示；

具体实施步骤如下：

步骤1：用户通过终端显示器2选择作物品种，主控制器3根据用户选择的品种调整油缸17初始夹紧力，并将油缸17初始夹紧力数据发送至第二从控制器11，第二从控制器11通过D/A转换电路控制电磁比例阀12调整到相应位置，然后第二从控制器11通过继电器控制电路控制电磁换向阀13以调整油缸17压力，当油缸17压力满足要求后打捆机18开始工作,系统初始化完成，当销轴传感器8检测到的压缩力达到一定数值σ后，控制系统开始工作。

步骤2：打捆机18压缩室截面尺寸S已知，第一从控制器10读取到销轴传感器8的压缩力F数据，将其转化为草捆紧实度P=F/S并发送至主控制器3，终端显示器2提醒用户选择其需要的草捆紧实度，终端显示器2为用户提供推荐值和自定义值，当用户选择完草捆紧实度后，将此草捆紧实度记为理论草捆紧实度P₁，主控器3读取第一从控制器10的实际草捆紧实度P₂，

当P₁>P₂时，主控器向第二从控制器11发出增大油缸17夹紧力的命令，

当P₁<P₂时，主控器向第二从控制器11发出减小油缸17夹紧力的命令。

步骤3：循环控制过程，主控制器3向第二从控制器11发送油缸17伸缩指令，第二从控制器12调整电磁比例阀12，每次调整a MPa，然后打开电磁换向阀13，检测油压传感器15数据，当达到a MPa后停止工作；延时一段时间，主控制器3再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值，向第二从控制器11发送油缸17伸缩指令，第二从控制器11再次进行相应调整；重复上述过程，直到理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的差值在合理区间内，此后，主控制器3每隔一段时间再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值是否在合理区间。

打捆机18工作过程中，当第一从控制器10读取的销轴传感器8压缩力连续一段时间小于σ后，第一从控制器10将停止向主控制器3传输草捆紧实度数据，直到销轴传感器8压缩力大于σ后，第一从控制器10恢复向主控制器3传输草捆紧实度数据；当主控制器3连续一段时间未读到第一从控制器10草捆紧实度数据，将停止向终端显示器2发送草捆紧实度数据，终端显示器将处于暂停状态，直到再次读到第一从控制器10草捆紧实度数据。

草捆紧实度调整过程中，用户可随时进入草捆紧实度调整界面进行草捆紧实度调整；主控制器3读取第一从控制器10的销轴传感器8压缩力数据，判断压缩力是否大于最大许用压缩力，当销轴传感器8压缩力大于最大许用压缩力时，提醒用户降低理论草捆紧实度或行车速度。

实施例3，如图3，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

液压执行装置收到第二从控制器11的控制指令后，其中电磁比例阀12和电磁换向阀13做相应的调整，电磁比例阀12由节流阀和溢流阀组成，节流阀控制进油流量，溢流阀控制油路压力，电磁比例阀12调整完成后，电磁继电器通电，电磁换向阀13进行换向，使油路导通；当油缸压力调整完成后，电磁继电器断电，电磁换向阀13关闭，进油油路关闭后，电磁比例阀12停止工作；此时整个液压执行装置的保压由蓄能器14完成；当液压执行装置再次收到第二从控制器11发出的控制指令后，再次进行上述调整工作。

实施例4，如图3，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

用户通过终端显示器2选择作物品种，主控制器3根据用户选择的品种选定油缸17初始夹紧力，不同品种草捆紧实度大小的定义不同；当油缸初始夹紧力调整完成后即系统的初始化完成，打捆机18开始工作；打捆机18工作一段时间后，终端显示器2会显示实际草捆紧实度，系统会提醒用户选择其需要的草捆紧实度，终端显示器2为用户提供推荐值和自定义值，当用户选择完草捆紧实度后，液压执行装置会根据用户选择进行相应的调整，调整完成后，系统会保持稳定。

本发明可以在允许范围内根据用户需求自行调整草捆紧实度；可以根据销轴传感器8的值进行相应的报警提示，以防止打捆机长期处于超负荷状态；可在终端显示器2上实时显示草捆紧实度；此控制系统通过进一步在主控制器3、第一从控制器10、第二从控制器11之间优选采用CAN总线进行通讯，从而依据CAN总线的独特特性和优点，大大增强了数据通讯的可靠性、实时性和灵活性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.本发明涉及一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统及控制方法，用于不同秸秆方捆打捆时草捆紧实度控制，其特征在于，主要包括销轴传感器、第一从控制器、油压传感器、第二从控制器、主控制器、终端显示器以及液压执行装置，所述的液压执行装置由电磁比例阀、两位两通电磁换向阀、蓄能器、油缸组成；所述销轴传感器用于检测打捆机曲柄摇杆机构的压缩力，所述第一从控制器用于读取、处理销轴传感器数据，所述油压传感器用于检测液压执行装置油缸的夹紧力；所述第二从控制器用于读取、处理油压传感器数据；所述主控制器用于运算处理第一从控制器、第二从控制器、终端显示器数据；所述终端显示器用于人机间交互。

2.根据权利要求1所述销轴传感器位于打捆机曲柄摇杆机构曲柄与连杆的铰接处；所述第一从控制器、第二从控制器、电磁比例阀、两位两通电磁换向阀位于打捆机侧面；所述油缸位于打捆机输出滑道的末端；所述油压传感器、蓄能器位于油缸进油管路处；所述主控制器、终端显示器位于牵引车驾驶室内。

3.根据权利要求1所述的主控制器、第一从控制器、第二从控制器均包括微处理器、CAN收发器、光电隔离电路、复位电路、电源电路、晶振电路；所述主控制器还包括存储卡、RS232接口；所述第一从控制器还包括A/D转换电路，所述第二从控制器还包括D/A转换电路、继电器控制电路，所述第一从控制器、第二从控制器、主控制器通过CAN总线进行通讯。

4.根据权利要求1所述的一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统的控制方法，所述终端显示器将用户输入的草捆紧实度参数发送至主控制器，所述主控制器通过CAN总线读取传感器检测模块数据，经比较运算控制液压执行装置，调整草捆紧实度以达到用户要求，并在终端显示器实时显示；

包括如下步骤：

步骤1：用户通过终端显示器选择作物品种，主控制器根据用户选择的品种选定油缸初始夹紧力，并将油缸初始夹紧力数据发送至第二从控制器，第二从控制器控制电磁比例阀和电磁换向阀以调整油缸压力，当油缸压力满足要求后打捆机开始工作，系统初始化完成；当销轴传感器检测到的压缩力达到一定数值（记为σ）后，控制系统开始工作；

步骤2：由于打捆机压缩室截面尺寸已知，第一从控制器读取到销轴传感器的数据，将其转化为草捆紧实度并发送至主控制器，终端显示器提醒用户选择其需要的草捆紧实度，并为用户提供推荐值和自定义值，当用户选择完草捆紧实度后，将此草捆紧实度记为理论草捆紧实度P₁，主控器读取第一从控制器的实际草捆紧实度P₂，

当P₁>P₂时，主控器向第二从控制器发出增大油缸夹紧力的命令；

当P₁<P₂时，主控器向第二从控制器发出减小油缸夹紧力的命令；

步骤3：循环控制过程，主控制器向第二从控制器发送油缸伸缩指令，第二从控制器调整电磁比例阀，每次调整a MPa，然后打开电磁换向阀，检测油压传感器数据，当达到a MPa后关闭电磁换向阀；延时一段时间，主控制器再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值，向第二从控制器发送油缸伸缩指令，第二从控制器再次进行相应调整；重复上述过程，直到理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的差值在合理区间内，此后，主控制器每隔一段时间再次对比理论草捆紧实度与实际草捆紧实度的值是否在合理区间；

步骤4：打捆机工作过程中，当第一从控制器读取的销轴传感器压缩力连续一段时间小于σ后，第一从控制器将停止向主控制器传输草捆紧实度数据，直到销轴传感器压缩力大于σ后，第一从控制器恢复向主控制器传输草捆紧实度数据；当主控制器连续一段时间未读到第一从控制器草捆紧实度数据，将停止向终端显示器发送草捆紧实度数据，终端显示器将处于暂停状态，直到再次读到第一从控制器草捆紧实度数据。

5.根据权利要求4所述的一种方捆打捆机草捆紧实度控制系统的控制方法，草捆紧实度调整过程中，主控制器读取第一从控制器的销轴压缩力数据，判断压缩力是否大于最大许用压缩力，当销轴压缩力大于最大许用压缩力时，提醒用户降低理论草捆紧实度或行车速度。

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