CN204462717U - 一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统，中央处理器通过信号输入模块实时采集打捆机的喂入刀辊转速、喂入口底门位置、压捆连杆位置、压捆油缸压力等参数，并通过输出控制模块改变安全阀背压，实现草捆密度调节，能够根据喂入刀辊转速变化特点，通过改变喂入口底门位置调节喂入口开度，避免草料堵塞，实现捡拾、成捆、停车、缠网和卸料的逻辑控制。打捆器的作业状态和参数、地理位置信息等可以实时显示和存储，也可以通过串口通信和无线通讯进行输出和远程监测。本实用新型通过对打捆机作业状态和参数是的实时监控，提高了整机的作业性能、效率和可靠性。

Description

一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统

技术领域

本实用新型属于打捆机自动控制技术领域，具体涉及一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统。

背景技术

在打捆机自动控制技术领域，捡拾打捆是实现农作物秸秆综合利用的重要环节，打捆机则是实现秸秆打捆的主要机具。按照草捆的形状打捆机可以分为圆捆打捆机和方捆打捆机，其中圆捆打捆机主要有长胶带式、短胶带式和钢辊式等几种。

近年来，我国自行开发多种形式的圆捆打捆机，但与国外先进机型相比，其总体配套动力较小、智能化程度低、可靠性差，尤其是在收获湿润、高大的完整稻秆及牧草打捆时，物料堵塞问题严重。物料的堵塞多发生在喂入口出，虽然许多机型在喂入口增加了强制喂入辊轮，提高了物料的输送性能，但由于喂入口结构固定，堵塞问题一直未能得到有效解决。圆草捆成型的密实度受到压捆连杆作用在草捆外圆柱面上压力的影响，这一压力主要是由压捆油缸油路安全阀背压力所决定，为了满足不同含水率、不同密实度要求的物料打捆要求，需要对安全阀背压进行调整，目前这一工作还是依赖人工完成。草捆成型是压缩草捆直径不断增大的过程，目前普遍采用的是在草捆直径额定位置安装接近开关，当草捆直径达到设定值后输出信号，从而完成打捆过程，这无法实时监测草捆直径的变化过程，且由于接近开关的可靠性和干扰等因素，容易导致错误输出信号，降低打捆工作可靠性。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型的本实用新型针对目前圆捆打捆机自动化程度低、可靠性差、堵塞问题严重的不足，设计出一种打捆机的车载终端与控制系统及方法，提出通过实时监测喂入刀辊转速变化，自动调节喂入口开度，提高打捆机喂入性能，通过压捆连杆位置变化，监测草捆成型时直径的变化过程，并可以对安全阀背压进行调整，以满足不同含水率、不同密实度要求的物料打捆要求，实现捡拾、成捆、停车、缠网和卸料的逻辑控制，具有故障报警、作业状态存储、串口和无限通讯输出功能。

本实用新型的系统的技术方案为：

一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统，其特征在于，包括中央处理器、信号输入模块、输出控制模块、视频模块、显示器、存储模块、GPS模块、串口通信、无线通信、存储模块、报警模块和键盘模块；

所述中央处理器分别和信号输入模块、输出控制模块、GPS模块、键盘模块、串口通信、无线通信、报警模块、存储模块、显示器相连接，所述视频模块和显示器相连接；

所述信号输入模块用于实时采集喂入刀辊转速、喂入口底门位置、压捆连杆位置、压捆油缸压力、草捆直径限位、网卷打捆完成和尾门启闭信号参数；

所述输出控制模块用于驱动喂入口调节电动缸、安全阀背压调节、网卷打捆机构、尾门启闭油缸和卸捆推杆油缸；

所述中央控制器一方面用于获取打捆机的作业状态和参数、GPS信息，实现捡拾、成捆、停车、缠网和卸料的逻辑控制，并通过显示器实时状态显示；另一方面中央控制器用于故障报警和作业状态存储，通过串口通信和无线通讯进行输出和远程监测。

进一步，所述键盘模块用于向中央处理器输入打捆机额定的喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围，通过信号输入模块监测喂入刀辊转速n，将其输入中央处理器计算喂入刀辊转速变化率

本实用新型的方法的技术方案包括步骤：

步骤1，启动打捆机，中央处理器首先读取打捆机作业状态参数，如发现异常则通过报警模块发出声光报警信息，捆机作业状态参数正常后，机器前进进行打捆作业；

步骤2，打捆作业过程中，中央处理器实时监测喂入刀辊转速n，并计算得到的喂入刀辊转速变化率当n和在事先设定的喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围内时，喂入口调节电动缸不动作，喂入口开度保持恒定初始位置；

步骤3，草捆成型过程中，中央处理器实时通过监测压捆连杆位置信号，获取草捆直径变化过程，当草捆直径达到额定限位值，发出信号打捆机停止前进，并开始网卷打捆，网卷打捆完成后中央处理器发出信号驱动尾门油缸打开尾门，然后驱动卸捆推杆卸出圆草捆，最后驱动尾门油缸关闭尾门，完成一次打捆作业。

进一步，所述步骤2的喂入口开度是由喂入口底门位置决定，喂入口底门位置通过信号输入模块采集，并将其输入中央处理器，中央处理器通过输出控制模块驱动喂入口电动缸，以改变喂入口底门位置，从而调节喂入口开度大小。

进一步，所述步骤3的草捆成型过程中，草捆成型的密实度受到压捆连杆作用在草捆外圆柱面上压力F的影响，F的大小则由压捆油缸压力决定，中央处理器通过输出控制模块输出信号可以调节安全阀背压，从而改变捆油缸压力F，以适应不同含水率、不同密实度要求的草料打捆需求。

本实用新型取得的效果：与现有技术相比，本实用新型的一种圆捆打捆机的车载终端与控制方法，以ARM或PLC为核心可以采集、实时显示圆捆打捆机的作业状态，并可以通过串口和无线方式传输，实现捡拾、成捆、停车、缠网和卸料的逻辑控制，以喂入刀辊转速变化为依据，自动调整喂入口开度，提高打捆机喂入性能，避免草料堵塞喂入口，可以通过调整压捆油缸油路安全阀背压力改变压捆连杆作用在草捆外圆柱面上压力，以适应不同含水率、不同密实度要求的草料打捆需求，能够实时监测草捆直径的变化过程，从而有效提高了圆捆打捆机自动化水平、连续打捆作业的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是一种圆捆打捆机的车载终端控制方块图；

图2是一种圆捆打捆机的车载终端控制流程图。

图中：1-中央处理器，2-信号输入模块，3-监测信号，4-控制元件，5-输出控制模块，6-键盘模块，7-视频模块，8-显示器，9-串口通信，10-无线通信，11-报警模块，12-存储模块，13-GPS模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

一种圆捆打捆机的车载终端结构请参阅图1。

车载终端以中央处理器1为控制核心，中央处理器1可以选用ARM或PLC为硬件平台。中央处理器1通过信号输入模块2接收打捆机的作业状态监测信号3，监测信号3包括草捆直径限位、网卷打捆完成、尾门启闭信号、喂入刀辊转速、喂入口底门位置、压捆连杆位置、压捆油缸压力，中央处理器1还通过GPS模块13接收打捆的地理位置信息。打捆机的控制模型固化在中央处理器1内，控制模型的参数可以通过键盘模块6进行调整，打捆机监测信号3经中央处理器1运算处理后，中央处理器1通过输出控制模块5驱动控制元件4，控制元件4包括喂入口调节电动缸、安全阀背压、网卷打捆机构、尾门启闭油缸、卸捆推杆油缸。中央处理器1接收的监测信号3和GPS信息通过显示器8实时显示和存储模块12记录，以获取打捆机整个作业过程，也可以通过串口通信9和无线通信10进行有线和无线传输，以实现打捆机作业状态的在线分析和远程监测。在打捆机尾部安装摄像头，以获取尾门启闭和卸草情况，并通过视频模块7输入显示器8进行实时显示，以提高卸草捆操作的安全性和可靠性。

所述键盘模块6用于向中央处理器1输入打捆机额定的喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围，通过信号输入模块2监测喂入刀辊转速n，将其输入中央处理器1计算喂入刀辊转速变化率

打捆机草捆成型室的喂入口开度是由喂入口底门位置决定，喂入口底门位置通过信号输入模块2采集，并将其输入中央处理器1，中央处理器1通过输出控制模块5可以驱动喂入口电动缸，以改变喂入口底门位置，从而调节喂入口开度大小。

草捆成型过程中，压捆连杆始终压实在草捆的外圆柱面，并随草捆直径的增大而转动，压捆连杆位置通过位移传感器测量，测量结果通过信号输入模块2输入中央处理器1，中央处理器1通过监测压捆连杆位置变化可以实时获取草捆成型过程；草捆成型的密实度受到压捆连杆作用在草捆外圆柱面上压力F的影响，F的大小则由压捆油缸压力决定，中央处理器1通过输出控制模块5输出信号可以调节安全阀背压，从而改变捆油缸压力F，以适应不同含水率、不同密实度要求的草料打捆需求。

一种圆捆打捆机的车载终端控制流程请参阅图2。

打捆机启动工作后，中央处理器1首先读取打捆机作业状态参数，如发现异常则通过报警模块11发出声光报警信息，捆机作业状态参数正常后，机器前进进行打捆作业。打捆作业过程中，中央处理器1实时监测喂入刀辊转速n，并计算得到的喂入刀辊转速变化率当n和在事先设定的喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围内时，喂入口电动缸不动作，喂入口开度保持恒定初始位置。打捆作业过程中，中央处理器1实时通过监测压捆连杆位置信号，获取草捆直径变化过程，当草捆直径达到额定限位值，发出信号打捆机停止前进，并开始网卷打捆，网卷打捆完成后中央处理器1发出信号驱动尾门油缸打开尾门，然后驱动卸捆推杆卸出圆草捆，最后驱动尾门油缸关闭尾门，完成一次打捆作业。

喂入刀辊转速异常判断方法：事先在中央处理器1内设定额定喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围，当n和均在n_e和范围内时，喂入口电动缸不动作，喂入口开度保持初始位置，当n或小于设定的n_e和的阈值时，中央处理器1通过输出控制模块5输出信号驱动喂入口电动缸，降低喂入口底门位置，从而增大喂入口开度，提高打捆机喂入性能，避免草料堵塞喂入口，当n和重新恢复到设定的n_e和范围内时，输出控制模块5输出信号驱动喂入口电动缸，调节喂入口开度恢复到初始位置。

打捆机喂入刀辊的额定转速n_e是由打捆机传动系统结构所确定，但捡拾作业过程中，随着捡拾物料量的变化，喂入刀辊负荷也会发生改变，导致喂入刀辊转速会在一定范围内变化，通过试验确定的打捆机不发生堵塞故障情况下n的变化范围，并将此变化范围作为n_e的合理变化阈值输入中央处理器1。

打捆机发生堵塞故障不仅与喂入刀辊转速n有关，还与其变化速率有关，试验发现，当捡拾的物料量突然增加时，会急剧降低，易于导致喂入口堵塞，因此在中央处理器1内对实时监测的n进行微分计算，即通过试验确定的打捆机不发生堵塞故障情况下的变化范围，并将此变化范围作为的合理变化阈值输入中央处理器1。

草捆成型的密实度受到压捆连杆作用在草捆外圆柱面上压力F的影响，F的大小是由压捆油缸压力决定，而压捆油缸压力则是通过安全阀背压进行调节，当打捆物料的品种、密度、长度、含水率等发生变化，或者需要对草捆密实度进行调节以满足不同需求时，可以由中央处理器1发出指令，并通过输出控制模块5输出信号调节安全阀背压，从而改变捆油缸压力F。

上述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统，其特征在于，包括中央处理器(1)、信号输入模块(2)、输出控制模块(5)、视频模块(7)、显示器(8)、存储模块(12)、GPS模块(13)、串口通信(9)、无线通信(10)、存储模块(12)、报警模块(11)和键盘模块(6)；

所述中央处理器(1)分别和信号输入模块(2)、输出控制模块(5)、GPS模块(13)、键盘模块(6)、串口通信(9)、无线通信(10)、报警模块(11)、存储模块(12)、显示器(8)相连接，所述视频模块(7)和显示器(8)相连接；

所述信号输入模块(2)用于实时采集喂入刀辊转速、喂入口底门位置、压捆连杆位置、压捆油缸压力、草捆直径限位、网卷打捆完成和尾门启闭信号参数；

所述输出控制模块(5)用于驱动喂入口调节电动缸、安全阀背压调节、网卷打捆机构、尾门启闭油缸和卸捆推杆油缸；

所述中央控制器一方面用于获取打捆机的作业状态和参数、GPS信息，实现捡拾、成捆、停车、缠网和卸料的逻辑控制，并通过显示器(8)实时状态显示；另一方面中央控制器用于故障报警和作业状态存储，通过串口通信(9)和无线通讯(10)进行输出和远程监测。

2.根据权利要求1所述的一种圆捆打捆机的车载终端与控制系统，其特征在于：所述键盘模块(6)用于向中央处理器(1)输入打捆机额定的喂入刀辊转速n_e和合理的转速变化率范围，通过信号输入模块(2)监测喂入刀辊转速n，将其输入中央处理器(1)计算喂入刀辊转速变化率。