CN111352373B - 一种打捆机自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种打捆机自动控制系统，包括：喂入控制系统、压缩控制系统、放网控制系统、卸货控制系统、微处理器以及显示装置；喂入控制系统用于根据喂入量的变化对行走速度进行控制，喂入控制系统分为三个模块:信号采集模块，单片机模块，液压驱动模块；所述信号采集模块包括压力传感器、速度传感器；所述液压驱动模块包括行走无级变速器、电磁阀、液压油缸；压缩控制系统用于对进入压缩室的草料进行不间断的压缩，并通过压力判断或者体积判断作为压缩完成的判断标准，放网控制系统用于向打捆机压缩室内放网，并利用网刀切断网绳；卸货控制系统控制打捆机打开压缩室及关闭压缩室，继续下一个周期的打捆过程。

Description

一种打捆机自动控制系统

技术领域：

本发明用于圆草捆打捆机技术领域，尤其是涉及一种打捆机自动控制系统。

背景技术

截止至目前，由于捆成型的一系列操作还没有完全实现自动化控制，每一次都需要有大量的操作者的手动干预，因此在捆成型后缠网时的不规则操作，都会增加操作的等待时间，使得捆卸载时间以及打捆周期变长。而我国的捆草机总体的自动化程度不高,在实际使用过程中,若想实现高效捆草,必须要求捆草司机具有足够的工作经验。该机在实际使用中存在以下3个问题:

1)草捆压力是否能够达到预设值主要由操作者观察牵引车上的油压表来判断,通常油压达到10个大气压时草捆的压力才会达到预设值。然而,油压不容易控制,过大时会导致牵引车超负荷工作,甚至被憋灭,过小时则会导致草捆质量不合格。所以,整个打草过程对操作者的要求较高。

2)在对草捆进行捆绳过程中,存在捆不紧、捆绳间距不能灵活控制及更换捆绳繁琐的问题。这样捆出来的草捆大都质量不合格,而且工作效率差。

3)不能高效地记录与保存草捆的个数。

发明内容：

本发明公开一种打捆机自动控制系统，以解决上述的技术问题。包括：喂入控制系统、压缩控制系统、放网控制系统、卸货控制系统、微处理器以及显示装置；

所述喂入控制系统，用于根据喂入量的变化对行走速度进行控制，从而使喂入量稳定在额定的范围内，所述喂入控制系统分为三个模块:信号采集模块，单片机模块，液压驱动模块；所述信号采集模块包括压力传感器、速度传感器；所述液压驱动模块包括行走无级变速器、电磁阀、液压油缸；所述信号采集模块首先通过压力传感器采集打捆机喂入量信号，通过速度传感器采集打捆机行驶速度信号，将采集到的喂入量信号和行驶速度信号输入单片机模块，单片机模块对采集到的数据进行分析处理，并实时的将喂入量的数值与额定数值对比后对控制打捆机行走速度的液压驱动模块发出控制命令，单片机模块发出的控制指令通过驱动电路来控制电磁阀动作，电磁阀通过控制液压油缸来控制行走无级变速器，实现对行走速度的控制；

所述压缩控制系统，用于对进入压缩室的草料进行不间断的压缩，并通过体积判断作为压缩完成的判断标准，所述体积判断，压缩室内空间是变化的，压缩室内多个压缩辊围成的压缩空间的直径随着草捆喂入量逐渐增加而增加，多个压缩辊之间通过张紧装置连接，当打捆机压缩室内部的圆草捆的体积达到要求后，多个压缩辊触碰了直径传感器，直径传感器获得触碰信号，并通过微处理器将信号传递到显示装置，显示装置通过闪烁灯提示驾驶员停止行进，同时也停止了草料的喂入动作；

所述放网控制系统，包括放网控制电磁离合器和网刀复位传感器，所述放网控制系统用于控制电磁离合器通电，并向打捆机压缩室内放网，利用网刀切断网绳后，网刀复位传感器接受网刀的复位信号并发出指示信号给微处理器；

所述卸货控制系统，包括草捆取向传感器、草捆出舱感应开关，所述草捆取向传感器感测能够感测压缩成形的圆草捆的取向，以通知操作员圆草捆处于期望的排出方向，控制打捆机打开压缩室，打捆机内草捆出舱后，草捆出舱感应开关测得信号，将信号传递到微处理器，控制打捆机油缸关闭压缩室，锁钩复位感应开关接受信号，提示驾驶员行驶，继续下一个周期的打捆过程。

进一步地，所述放网控制系统还包括光电传感器，转动轴每次转动产生一个信号，传感器将此信号发送给传感器的单片机，单片机进行一次计数，微处理器通过与传感器的单片机的连接实现对放网装置的缠网圈数的设定。

进一步地，所述网刀复位传感器采用霍尔传感器，将霍尔传感器安装在与网刀的末端相对侧的机械部位，在网刀的末端安装一块磁铁，网刀复位时，网刀末端的磁铁到达霍尔传感器的检测范围，霍尔传感器产生一个信号，经过霍尔传感器内部的集成放大电路处理后，发出指示信号给微处理器。

进一步地，张紧装置的松弛度能够调节，从而调节压缩辊的压力，实现对成形的圆草捆密度的调节，张紧装置的松弛度小，则压缩辊的压力大，成形的圆草捆密度就大，张紧装置的松弛度大，则压缩辊的压力小，成形的圆草捆密度就小。

进一步地，当喂入量的数值低于设定范围的最小值，则单片机模块对控制打捆机行走速度的液压驱动模块发出控制命令，提高行走速度；当喂入量高于设定范围的最大值，则单片机模块相应发出降低行走速度的命令。

附图说明

图1为本发明的喂入控制系统的流程图；

图2为本发明的打捆机的结构示意图；

图3为本发明的光电传感器的结构示意图；

图中：1.触摸屏控制面板；2.微处理器；3.液压电磁阀；4.放网控制电磁离合器；5.网刀复位传感器；6.打捆机；7.锁钩复位感应开关；8.草捆出舱感应开关；9满仓感应开关；10.压缩辊；11.直径传感器；12.光电传感器；13.转动轴；14.固定架；15.测量窗口；16.打捆机机身；17.反光标签；

具体实施方式：

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

该发明的打捆机自动控制系统应用于打捆机作业控制，包括喂入控制系统、压缩控制系统、放网控制系统、卸货控制系统、微处理器2以及显示装置1；

喂入控制系统：

喂入控制系统的任务是根据喂入量的变化对行走速度进行控制，从而使喂入量稳定在额定的范围内。整个喂入控制系统分为三个模块:信号采集模块，包括压力传感器、速度传感器；单片机模块；液压驱动模块，包括行走无级变速器、电磁阀、液压油缸。

参考附图1，信号采集模块首先通过压力传感器采集打捆机喂入量信号，通过速度传感器采集打捆机行驶速度信号，将采集到的喂入量信号和形式速度信号输入单片机模块，单片机模块对采集到的数据进行分析处理，一方面把经过分析和处理的数据传输到显示装置上进行实时显示，另一方面对实时的喂入量的数值进行分析并与额定数值对比。当喂入量的数值低于设定范围的最小值，则单片机模块对控制打捆机行走速度的液压驱动模块发出控制命令，提高行走速度；当喂入量高于设定范围的最大值，则单片机模块相应发出降低行走速度的命令。单片机模块发出的控制指令通过驱动电路来控制电磁阀动作，电磁阀通过控制油路经液压油缸来控制行走无级变速器，实现对行走速度的控制。

压缩控制系统：

参考附图2的打捆机的结构示意图，当草料进入打捆机的压缩室后，压缩室对草料进行不间断的压缩，压缩完成的判断标准有两种方式：

一是压力判断，适用于压缩室内空间不变的打捆机，多个压缩辊10围成固定直径的压缩空间，压缩室前后壳体连接处设置了满仓感应开关9，当压缩室内被压缩的草捆达到预定压力值时，打捆机的后壳体会微微张开，信号被满仓传感器9检测到，通过微处理器2将信号传递到显示装置1，显示装置1通过闪烁灯提示驾驶员停止行进，同时也停止了草料的喂入动作。

二是体积判断，适用于压缩室内空间是变化的打捆机，多个压缩辊10围成的压缩空间的直径随着草捆喂入量逐渐增加而增加，多个压缩辊之间通过张紧装置连接，当打捆机压缩室内部的圆草捆的体积达到要求后，即多个压缩辊10触碰了直径传感器11，诸如电位计形式的草捆直径传感器11(图2中的虚线)将获得触碰信号，并通过微处理器2将信号传递到显示装置1，显示装置1通过闪烁灯提示驾驶员停止行进，同时也停止了草料的喂入动作。

优选地，可以设置张紧装置的松弛度，从而调节压缩的压力，实现对成形的圆草捆密度的调节，张紧装置的松弛度小，则压缩辊的压力大，成形的圆草捆密度就大，张紧装置的松弛度大，则压缩辊的压力小，成形的圆草捆密度就小。

放网控制系统

参考附图2的打捆机的结构示意图，放网控制系统包括放网控制电磁离合器4、网刀复位传感器5，

圆草捆压缩结束后，也即喂入动作停止后，微处理器2向放网控制电磁离合器4发送信号；放网控制电磁离合器4通电，向打捆机压缩室内放网；

放网过程中，放网控制系统通过操作人员预先输入的预设值的指令对缠网圈数进行控制。具体地，光电传感器12安装在放网装置的转动轴13的相对侧的打捆机机身16上，如图3所示，光电传感器通过固定架14固定在放网装置上，测量窗口15垂直于被测转动轴13轴心线，

同时反光标签17粘贴于被测转动轴13测量部位，并与转动轴13上的轴线平行，以保证光电传感器与反光标签相互垂直，转动轴每次旋转产生脉冲信号，因此在转动轴每次转动产生一个信号时，传感器将此信号发送给传感器的单片机，单片机就可以进行一次计数，微处理器2通过与单片机的连接可以实现对放网装置的缠网圈数的设定。在转动轴停止转动时，光电传感器的信号采集停止，以此作为确定转动轴停止转动的依据。操作者可以在显示装置1上面设定想要的缠网数量，即实现了通过预设值的指令对缠网圈数进行控制。

转动轴停止转动后，网刀自动切断网绳；网刀切断网绳，网刀复位传感器5接受信号，具体地，网刀复位传感器5可采用霍尔传感器，将霍尔传感器安装在与网刀的末端相对侧的机械部位，而在网刀的末端安装一块磁铁，通过霍尔传感器检测网刀是否成功复位，网刀复位时，网刀末端的磁铁到达霍尔传感器的检测范围时，霍尔传感器产生一个信号，经过霍尔传感器内部的集成放大电路处理后，发出指示信号给微处理器2。

卸货控制系统

卸货控制系统包括草捆取向传感器、草捆出舱感应开关8、锁钩复位感应开关7。草捆取向传感器可设置在压缩室靠近内靠近卸料口附近，草捆取向传感器感测能够感测压缩成形的圆草捆的取向，以确定圆草捆的端部何时处于捆包形成室内部的期望角度位置。可以采用各种传感器和控制器来向操作员提供反馈提示，例如，触觉，视觉或听觉指示器，表明圆草捆将要达到期望的排出方向。

草捆取向传感器可以在控制室发出稳定的或渐进的声音，以通知操作员圆草捆处于期望的排出方向，此时微处理器2向液压电磁阀3发送指令，控制打捆机打开压缩室；打捆机内草捆出舱后，草捆出舱感应开关8测得信号，将信号传递到微处理器2，微处理器2向液压电磁阀3发送指令，控制打捆机油缸关闭压缩室。打捆机压缩室关闭后，锁钩复位感应开关7接受信号，将信号通过微处理器2传递到控制终端1，控制终端1提示驾驶员行驶，继续下一个周期的打捆过程。

本发明具有以下有益效果：该控制系统主要实现以下目标:

1)各种传感器能够检测打捆机工作时各项参数动态变化。

2)实现草捆自动绕网代替缠绳，避免缠绳的不规则性以及散包现象。

3)提供一个自动控制系统实现缠网及卸载都可以按照需要进行。

4)实现与显示装置的连接与通信，便于操作。

综上，操作者仅需提醒停车、结束、继续前行即可,从停车到放捆计数总共用时平均约为48s；而操作者的操作熟练程度不同,实际效率也不同,在本次试验过程中,操作者用时平均为50s左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种打捆机自动控制系统，其特征在于，包括：喂入控制系统、压缩控制系统、放网控制系统、卸货控制系统、微处理器以及显示装置；

所述喂入控制系统，用于根据喂入量的变化对行走速度进行控制，从而使喂入量稳定在额定的范围内，所述喂入控制系统分为三个模块:信号采集模块，单片机模块，液压驱动模块；所述信号采集模块包括压力传感器、速度传感器；所述液压驱动模块包括行走无级变速器、电磁阀、液压油缸；所述信号采集模块首先通过压力传感器采集打捆机喂入量信号，通过速度传感器采集打捆机行驶速度信号，将采集到的喂入量信号和行驶速度信号输入单片机模块，单片机模块对采集到的数据进行分析处理，并实时的将喂入量的数值与额定数值对比后对控制打捆机行走速度的液压驱动模块发出控制命令，单片机模块发出的控制指令通过驱动电路来控制电磁阀动作，电磁阀通过控制液压油缸来控制行走无级变速器，实现对行走速度的控制；

所述压缩控制系统，用于对进入压缩室的草料进行不间断的压缩，并通过体积判断作为压缩完成的判断标准，压缩室内空间是变化的，压缩室内多个压缩辊围成的压缩空间的直径随着草捆喂入量逐渐增加而增加，多个压缩辊之间通过张紧装置连接，当打捆机压缩室内部的圆草捆的体积达到要求后，多个压缩辊触碰了直径传感器，直径传感器获得触碰信号，并通过微处理器将信号传递到显示装置，显示装置通过闪烁灯提示驾驶员停止行进，同时也停止了草料的喂入动作；

所述放网控制系统，包括放网控制电磁离合器和网刀复位传感器，所述放网控制系统用于控制放网控制电磁离合器通电，并向打捆机压缩室内放网，利用网刀切断网绳后，网刀复位传感器接收网刀的复位信号并发出指示信号给微处理器；

所述卸货控制系统，包括草捆取向传感器、草捆出舱感应开关，所述草捆取向传感器能够感测压缩成形的圆草捆的取向，以通知操作员圆草捆处于期望的排出方向，控制打捆机打开压缩室，打捆机内草捆出舱后，草捆出舱感应开关测得信号，将信号传递到微处理器，控制打捆机油缸关闭压缩室，锁钩复位感应开关接收信号，提示驾驶员行驶，继续下一个周期的打捆过程。

2.根据权利要求1所述的打捆机自动控制系统，其特征在于：所述放网控制系统还包括光电传感器，转动轴每次转动产生一个信号，光电传感器将此信号发送给光电传感器的单片机，单片机进行一次计数，微处理器通过与光电传感器的单片机的连接实现对放网装置的缠网圈数的设定。

3.根据权利要求1所述的打捆机自动控制系统，其特征在于：所述网刀复位传感器采用霍尔传感器，将霍尔传感器安装在与网刀的末端相对侧的机械部位，在网刀的末端安装一块磁铁，网刀复位时，网刀末端的磁铁到达霍尔传感器的检测范围，霍尔传感器产生一个信号，经过霍尔传感器内部的集成放大电路处理后，发出指示信号给微处理器。

4.根据权利要求1所述的打捆机自动控制系统，其特征在于：张紧装置的松弛度能够调节，从而调节压缩辊的压力，实现对成形的圆草捆密度的调节，张紧装置的松弛度小，则压缩辊的压力大，成形的圆草捆密度就大，张紧装置的松弛度大，则压缩辊的压力小，成形的圆草捆密度就小。

5.根据权利要求1所述的打捆机自动控制系统，其特征在于：当喂入量的数值低于设定范围的最小值，则单片机模块对控制打捆机行走速度的液压驱动模块发出控制命令，提高行走速度；当喂入量的数值高于设定范围的最大值，则单片机模块相应发出降低行走速度的命令。

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