基于PLC的移栽机整排取送苗控制系统的设计

针对目前自动移栽机单个机械手取送苗工作效率低的问题,提出了一种整排取苗式穴盘苗移栽机取送苗方案,旨在提高穴盘苗移栽机的取送苗速度,提高移栽机整体的工作效率。该系统使用FX3U三菱PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的进给、取苗和送苗。使用SolidWorks三维软件建立整排取送苗机构模型,并使用GX-Works2软件编写程序。该控制系统实现了整排穴盘苗的取送,促进了新疆生产建设兵团穴盘育苗移栽技术的发展,对新疆特色农作物产业的发展具有重大意义。     

整排穴盘苗移栽机取送苗装置的设计与研究

针对目前新疆半自动移栽效率低、取苗机构轨迹复杂及取苗机构与苗盘运动协调困难等问题,设计了整排夹持式辣椒穴盘苗移栽机取送苗装置;阐述了取送苗装置整体工作原理及工作过程,并对其整体结构及整排夹持部件进行了设计。工作时,步进电机驱动送苗机构完成整排取苗手从取苗位置到放苗位置的往复运动,由接近开关对各关键位置进行标定,气缸驱动整排取苗手完成取放苗动作。在ADAMS中建立取送苗平台仿真模型,分析了不同运动规律下的定位精度,并构建电气控制系统,以PLC为核心,设计触控屏界面,完成控制系统搭建与调试。     

整排移栽机“Π”型取送苗系统的设计与控制

取送苗机构是整排式全自动移栽机取送苗的执行机构,其功能是实现钵苗的整排取送。在末端执行器、分苗机构和取放苗机构可靠性满足工作需求的基础上,基于伺服电机和同步带直线导轨设计了一种适用于整排式全自动移栽机的"Π"型取送苗机构,并以PLC为核心控制器构建控制系统,实现对钵苗的整排取送的控制,结果表明该系统符合整排取苗要求。     

基于Arduino的移栽机取送苗控制系统的设计

针对目前蔬菜移栽自动化程度不高、机电控制成本高等问题,结合所设计的穴盘苗移栽机取送苗装置,提出了以Arduino为核心的取送苗系统,通过2个步进电机和4个气缸相互协调完成对穴盘苗的顶苗、输送和抓取,并使用Arduino IDE软件编写程序。构建电气控制系统并进行了取送苗试验,结果表明:取苗频率对取苗成功率的影响均呈负相关,取苗频率在40～60株/min时,取苗成功率在91%以上,系统稳定可靠,可为后续自动化控制系统的研究提供思路。     

穴盘苗移栽机取送苗装置设计与试验

育苗移栽是农作物增产增收的一项有效措施,为了提高穴盘苗移栽的可靠性和作业效率,对穴盘苗移栽机的取送苗装置进行优化设计和试验研究。对取苗机构和送苗机构进行力学分析与结构设计,确定其最优结构和参数。土槽试验结果表明:移栽机取苗速度为40株/min时,取苗成功率为97.21%,穴盘苗平均基质损失率为7.97%,栽植成功率为95.40%,作业可靠性达到92.74%。移栽机移栽作业各项指标满足农艺要求,可为小型移栽机的设计提供理论参考。     

基于LabVIEW的自动移栽机整排取投苗控制系统设计

针对目前半自动移栽机作业效率低、控制系统性能不稳定等问题,提出一种整排取苗、双接苗带投苗的取投方案,并设计开发了控制系统。工作时,双苗盘每次进给一排,使钵苗到达取苗位,取苗机械手整排取苗后输送到放苗位;机械手放苗,钵苗进入接苗带栅格中,接苗带转动投苗。系统采用PC机作为上位机,由LabVIEW构建控制系统操作界面;PLC作为下位机,接受传感器的检测信号和上位机发送的指令信号,通过控制步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的取投。试验表明:实时操作上位机可以控制系统的运行,监测机械手运动位置和取投苗过程,实现了整排穴盘苗取投过程的监视与控制。     

基于三菱触摸屏的整排穴盘苗输送控制系统设计

针对目前半自动移栽机作业效率低及控制系统性能不稳定等问题,提出一种整排穴盘苗输送方案,并设计开发了控制系统。采用苗盘位置固定,每次夹取一排钵苗的方式,通过控制取苗机械手的横向和纵向位移,实现钵苗的整排输送。系统采用三菱触摸屏作为上位机,三菱FX_(3U)系列PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的输送。使用SolidWorks三维软件建立整排穴盘苗输送机构模型,对结构和工作原理进行分析,确定控制需求及电气控制系统。利用GX Works2软件应用SFC语言完成PLC梯形图程序编写,使用GT Designer3软件完成三菱触摸屏界面的绘制和PLC控制程序与界面的连接,完成控制系统的搭建与调试。试验结果表明:实时操作触摸屏可以控制系统的运行,监测机械手运动情况,实现整排穴盘苗的输送。     

基于PLC的全自动移栽机取苗喂苗控制系统设计

针对目前全自动移栽机作业效率低、稳定性低的问题。结合自主设计的全自动移栽机装置,基于可编程控制器PLC设计一种穴盘苗的取喂苗控制系统,并进行田间试验。试验表明,系统通过PLC控制多个气缸与步进电机,能够实现取苗、喂苗的协调配合。在移栽速率为60～120株/min范围内,取喂苗成功率与苗株完整率均大于95%。控制系统能适应不同移栽速率下的自动移栽作业,最终实现高效稳定自动移栽。     

穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统设计与移栽试验

为实现穴盘苗全自动移栽机取苗、移盘和植苗动作驱动系统的分离,简化移栽机机械传动系统结构,以提高其可靠性和作业质量,基于PLC设计了一套穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统,并进行了实际移栽试验。试验结果表明:在运动协调控制系统的控制下,实现了步进电动机驱动苗盘横向进给运动、伺服电动机驱动取苗机械手纵向往复运动、取苗机械手气动垂直取/放苗动作和气动喂苗动作的控制及其与机械驱动植苗动作的同步配合,穴盘苗全自动移栽机可以实现40株/(min·行)的取/放苗速度,在整机单行移栽39.9株/min的平均移栽速度下,样机完成取/放苗过程并最终将钵苗成功喂入栽植器的喂苗成功率达到96.9%。     

全自动穴盘苗移栽机电气控制系统设计

为了提高穴盘苗移栽机的自动化程度和运行可靠性,设计了一套基于西门子1200的全自动穴盘苗移栽电气控制系统,由硬件部分和软件部分组成。系统采用S曲线算法控制步进电机和伺服电机的运行,文中详细计算了步进电机和伺服电机的控制参数,并根据全自动移栽机的设计要求进行了实际移栽试验。试验结果表明:移栽机在控制系统的控制下,各组成机构运行协调一致,工作稳定,移栽成功率达到95.8%,移栽效率高,能够满足穴盘苗移栽的各项要求。     

基于PLC的全自动移栽机自动控制系统设计

在农业生产过程中,农业机械的控制系统对机械装备自动化程度和参数调整起着重要的作用。为此,设计了一种基于PLC的全自动移栽机自动控制系统,通过PLC控制移栽机自动移动穴盘、自动取苗、投苗及分苗器与栽植器的有效耦合等工作流程,并详细地介绍了此控制系统设计原理、结构组成及控制流程图。试验结果表明:该系统得到自动取苗成功率平均值为96.0%,自动分苗成功率平均值为97.2%,自动移盘成功率平均值为1 0 0%,自动推空穴盘成功率平均值为9 3.3%,达到了旱地穴盘苗作物的移栽要求。     

温室穴盘苗自动移栽机设计与试验

针对种苗从高密度穴盘移植到低密度穴盘,或者从穴盘直接移植到花盆的温室穴盘苗移栽生产需要,设计了一种轻简型自动移栽机。利用成熟的直线模组和无杆气缸组合设计出自动移栽机械臂,驱动取苗末端执行器往复于来源盘和目标盘进行取苗、移苗、栽苗操作,采用双排链传动实现穴盘和花盆输送,对穴盘苗的夹取操作采用气动两指四针钳夹式夹钵取苗方法。根据所设计的移栽机工作要求,构建电气控制系统。试制样机,开展试验研究。采用直线位移传感器系统检测分析机器取苗移栽移位性能,结果显示对于128/72孔穴盘苗,移栽效率分别达到1 221株/h和1 025株/h,运用单样本t检验法分析得到实测取苗移位间隔与理论设定穴孔间隔无显著差别,标准差低于0.5,整机工作精度准确。以当地自行培育的种苗为移栽对象,进行温室穴盘苗移栽生产试验,对比分析自动取苗移栽效能,结果显示多种穴盘苗移栽成功率平均达到90.70%,苗钵夹取破碎率低于5%,自动取苗移栽效果较好。     

夹持式取苗机构自动控制系统设计

移栽作业是农业生产中的一个重要环节,采用穴盘育苗移栽技术,研发基于穴盘苗的自动移栽机,对于减轻人工劳动强度、解放劳动生产力、提高移栽效率具有重要的意义。目前,国内适合大田作业的穴盘苗全自动移栽机械大部分处于实验阶段,其控制系统总体上存在着定位精度不高、可靠性差、智能化程度低等问题。为此,针对一种夹持式穴盘苗取苗机构,利用单片机设计开发了自动控制系统。     

穴盘苗取投送苗控制系统设计与试验

针对目前自动移栽机作业效率低、可靠性低的问题,结合自主研发的穴盘苗取投送苗装置,基于PLC设计了一种穴盘苗取投送苗控制系统,并进行了台架试验。结果表明:系统通过PLC控制多个步进电机,能够实现取苗、投苗、送苗的协调配合,且在取投苗频率为50~80株/min时取投苗综合成功率均大于90%,平均值为91.32%。     

穴盘苗自动移栽机取苗爪工作参数试验研究

为了提高旱地穴盘苗移栽的作业效率,对自动移栽机的关键部件取苗爪进行了研究;同时,对圆盘凸轮机构的两针式取苗爪进行结构与原理分析,确定了工作参数,包括夹持角度、秧针长度、取苗角度。经过多因素试验,完成了对工作参数的优化,结果表明取苗爪的设计满足穴盘苗的移栽要求,取苗成功率达到95%。     

自动移栽机整排取苗间隔投苗控制系统设计与试验

针对自动移栽机取苗控制精度、协调配合等问题,结合自主设计的自动移栽机取苗、投苗及分苗系统结构及其工作原理,基于可编程控制器PLC设计了一种整排取苗间隔投苗控制系统。该控制系统采用3个行程开关I1、I2、I3检测翻转取苗状态,实现取苗爪针在插入苗钵过程中逐渐收缩的过程,减少了对钵体内部的损伤;运用光电传感器感应分苗杯位置和数量,以增量式编码器获取分苗杯运动位移,通过两者配合完成苗钵在最佳投苗点投苗;选用72孔和128孔穴盘、20 d苗龄的黄瓜苗进行取苗、投苗栽植试验,检测控制系统性能。试验结果表明:在栽植频率40~70株/min范围内,两种穴盘苗的取苗投苗综合成功率均高于95%,平均值为97.98%,随着栽植频率的增加,取苗投苗综合成功率有所下降,但变化不大,证明设计的控制系统能适用不同规格苗盘、不同栽植频率下的自动移栽,达到高效自动移栽目的。     

基于舵机的穴盘苗移栽机取苗机械手的设计与试验

对采用舵机为运动构件的穴盘苗自动移栽取苗机械手的结构、原理及运动姿态进行了理论分析与试验验证。根据移栽机械手的具体要求,运用SolidWorks软件对取苗机械手进行简化建模,确定穴盘取苗机械手的运动轨迹,求得机械手4个舵机的相关工作参数,并运用MatLab软件求得移栽取苗机械手的运动轨迹方程。同时,通过对比辣椒苗的取苗试验参数与SolidWorks软件得到的仿真运动轨迹,验证得出：穴盘辣椒苗实际取苗过程值与理论计算值相接近,实际值偏大于理论值1%,试验取苗的成功率为98%,满足实际的移栽要求。研究结果确定了采用单片机作为控制系统、控制舵机作为取苗机械手运动部件的可行性,为穴盘苗自动移栽机的研发提供了新的理论和试验依据。     

整排式移栽机末端执行器的设计与试验

末端执行器是整排式全自动移栽机的关键机构,基本功能是实现钵苗的夹持和释放。为提高钵苗夹持成功率,减少钵苗损伤率,设计了一种适用于整排式全自动移栽机的末端执行器,并依据机构原理构建数学模型,确定各杆件的最优参数组合,构建控制系统实现对末端执行器夹苗和放苗的控制,结果表明各杆件尺寸参数符合精准夹持要求。     

番茄穴盘苗移栽机自动取苗机构的研制

为解决新疆穴盘苗移栽机的取苗机构自动化程度不高的问题,建立穴盘苗移栽机取苗机构的虚拟样机,并使用ADAMS对其进行运动仿真分析。同时,以取苗成功率为性能指标,以基质含水率、抗压力、摩擦角和翻转比为影响因素,进行正交试验。经过仿真分析,设定顶杆的顶出速度范围为1.5~2.3m/s,取苗效果理想。最终确定基质含水率为35,%的穴盘苗,基质抗压力为6N、摩擦角为35°时取苗成功率最高。该研究旨在为自动取苗机构的进一步设计、优化和研制提供理论依据。     

穴盘苗移栽分段式不间断取放苗装置设计

为提高全自动移栽取放苗装置效率，减少取放苗动作，设计了一种自动化程度高的新型取放苗装置，并提出了取苗苗夹与运苗、放苗装置合一的方案，简化了移栽机取放、输送系统。同时，提出了使用无线控制方案，减少了运动部件间的有线连接，在实现控制结构轻量化的同时提升系统硬件稳定性。装置控制使用模块化设计，系统实现自动化与集成化，减化了被控对象和控制流程。试验结果表明：装置控制系统稳定，可以实现不间断取苗、投苗，选取移栽苗为辣椒苗，取放苗成功率90.6%。研究结果可为穴盘苗全自动移栽机设计提供参考。