PLC技术在农业机械电气控制装置中的分析与研究

PLC技术在农业机械电气控制装置中的分析与研究

刘涛1,李清浩2, 

1.身份证号码：372929198906227214

2.身份证号码：372928199003163430

摘要：在现代社会进步、科技创新发展过程中，PLC技术被广泛应用于农业领域，有效提高了农业生产自动化水平，改善了生产效率和质量。与此同时，PLC技术的应用也有效降低了人力、财力、物力等生产成本，显著提高了农业的经济效益，有力提升了农民的生活质量。然而，实践证明，现阶段PLC技术与农业机械电气自动控制之间的适配度有待提高，PLC技术的科技成果转化和创新产品有待强化，创新运用和推广范围也有待扩大。因此，针对该技术在农业生产设备电气自动控制中存在的主要问题，亟需展开针对性的研究。

关键词：PLC技术；农业；机械电气控制装置

引言

PLC技术的应用可以实现机械设备的自动化控制，从而提升机械运行的效率。随着现代农业的不断发展，自动化已然成为农业发展的必然趋势，在农业机械电气控制装置中，主要是通过PLC实现自动化控制。

1 PLC技术特点

PLC技术是具有自主编程控制功能的设备，主要技术特点是：第一，技术功能丰富，性价比高。该技术通过使用内部大量的编程元件，帮助用户自主实现需要的功能，控制功能完备、强大，准确性高，能利用通信联网，实现在对控制设备的集中化管理同时，针对不同设备进行分散控制，控制效果好。第二，抗干扰能力好，可靠性高。相比传统继电器组成的传统控制系统，PCL技术不需要复杂的硬件元件就能实现系统运行，不存在因为设备元件数量多，经常出现触电接触不良、控制运行不稳定的情况，有效地保证了系统的持续稳定运行，降低了事故发生率，通过一些先进的抗干扰措施有效地促进了PLC内部软件和硬件的稳定运行，保证了系统始终处于安全可靠、抗干扰运行状态。第三，简单化编程，使用性好。PLC技术的编程不需要复杂的专业计算机知识就能进行，编程开发周期短，用户使用方便，上手操作快，整个设计、安装和调试的时间较短，有效地降低了现场技术应用的难度和工作量。PLC技术的硬件是封装处理，无需拆动硬件就可以实现对控制方案的修改调整，在线程序修改有效提高了自动控制效果。第四，硬件配置丰富，适应性强。PLC技术实行模块化硬件装置配置，功能丰富完备，系统配置不同，组成的PLC系统的功能也各不相同。用户要实现不同工艺条件下的系统应用，只需要修改配置就能实现，适应性较强。第五，维护保养简单，便于更换。PLC系统具有自我诊断功能，能自行发现和处理故障，系统因为故障导致的运行不稳定情况发生率低。在发生故障时，PLC系统能自动提供故障相关信息、产生原因分析，便于人员及时应对处理。一旦发生故障时，PLC采用模块式整体更换，维护效率高、时间短。

2 PLC技术在农业机械电气控制装置中的应用

2.1联合收割机

联合收割机作业过程包含收割、脱粒、茎秆整理、杂物清除等环节,收割完成后同时对作物进行临时存储,从而实现作物收割过程的机械化操作。联合收割机种类较多,按照作业方式可将收割机分为自走轮式半喂入收割机、自走轮式全喂入收割机以及自走悬挂式喂入收割机。尽管收割机种类较多,但工作原理和作业过程基本相同。联合收割机一般在运行过程中对泵和马达进行集中控制,为保证运行过程效率和运行可靠性,要求各功能装置的转速、承载能力以及运行效果均能够合理匹配,提高电气控制系统的运行性能。联合收割机的运行环境一般为田地,工作环境复杂,当收割机刹车或者出现其他异常情况时,收割机行走驱动马达经常出现超负载运行状态,从而产生大量的热量,缩短行走驱动马达的使用寿命。因此,要求电气控制系统在运行过程中能够合理进行温度控制,确保行走驱动系统运行温度不高于120℃;当系统运行实际温度达到设定值上限时,电气控制系统要求能够发出警报;当系统运行过程中出现马达工作异常或电机无法正常运行时,电气控制系统要求能够在发出警报的同时将故障信息进行显示,便于使用人员的维修,提高系统使用过程效率。联合收割机电气控制系统设计时,要求充分考虑系统控制相关技术参数,确保收割机主控制电机能够具有较强的控制功能。联合收割机电气控制系统运行过程中,采用形成开关控制的方式对收割机各机构执行作动系统的动作信号进行采集,最后将采集后的动作信号采用光电隔离的方式发送至PLC控制器,对相关数据信息的处理。光电隔离器用于对输入信号和输出信号进行隔离操作,保证信号传输过程的可靠性和安全性。

2.2农用收获机

在对转速控制进行设计时，该装置的硬件系统主要由PLC、触屏、模拟量输出模块、声光报警器以及旋转编码器等部分构成。其中，旋转编码器主要用于测量转速，触屏主要用于显示机械设备的运行状态，模拟量输出模块主要是对硬件装置的输出发挥驱动作用，也是重要的数据通路，声光报警器则是根据监测数据与设计标准的对比结果发出故障警报的一种装置。此外，该设备还配置了比例放大器、比例调速阀、液压马达以及急停按钮等硬件装置，可为该机械设备实施自动化控制提供支持。该设备为了对液压马达的转速进行实时监测，将PLC输入端口与旋转编码器进行了连接。同时通过触屏可以设置转速临界值，若实际转速过大或过小，PLC都会向线性控制装置自动发送调节指令信号。通过线性控制装置对液压马达的转速进行调节，从而使番茄收获机在运行中能够自动控制并调节转速，使PLC技术的作用和功能得到全面发挥，并实现自动化收获。

2.3小型智能喷药机

基于小型智能喷药机应用场景需求和PLC自动控制理念对系统整体框架进行架构设计。系统主要由4个模块组成：信息采集模块、可编程控制模块、执行模块和人机界面。信息采集模块主要由一系列传感器收集果树相关信息，如流量传感器、速度传感器、红外线传感器等；可编程控制模块是由PLC控制，该模块是控制系统的核心，起到分析数据、处理数据的作用；执行模块由电磁阀和调节阀组成，控制果树喷洒流量、喷洒压力等；人机界面主要由触摸屏构成，实现喷药机控制系统的控制与监测。基于PLC的小型智能喷药机控制系统研究意义主要表现在以下几个方面：1）提高农业生产效益。传统的手动喷药方式存在着喷药量不精确、喷药范围难以控制、工作效率低等问题，严重影响着农业生产的质量和效益。基于PLC的小型智能喷药机控制系统可以实现喷药量的精准调节和喷药范围的智能控制，提高了喷药的准确性和工作效率，降低了喷药成本，从而提高了农业生产效益。2）推进农机智能化。随着信息技术的不断发展，智能化农机的研究和应用已经成为农业生产的一个重要方向。基于PLC的小型智能喷药机控制系统可以实现自动化、智能化的喷药操作，为农机智能化的推广和应用提供了可行的技术手段，推动了农业生产的绿色化。综上所述，小型智能喷药机控制系统的研究对于提高农业生产效益、降低喷药成本、推进农机智能化和推动农业生产的绿色化具有重要的意义和价值。

结语

综上所述，PLC技术具有抗干扰能力强、检测便捷等优点，在农业机械电气控制中应用PLC技术，不仅可以有效提升生产效率与质量，而且可以在保证农业机械稳定、安全运行方面发挥重要作用。

参考文献

[1]陈香林.PLC技术在农业机械电气控制装置中的应用[J].南方农机，2022，53(24)：120-122.

[2]刘洁.PLC技术在农业机械电气控制装置中的运用[J].南方农机，2022，53(16)：162-164.

[3]葛玉明.PLC技术在农业机械电气自动控制中的应用[J].南方农机，2020，51(20)：19-20.