基于plc的喷杆喷雾机变量喷雾自动控制系统设计

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1、基于PLC的喷杆喷雾机变量喷雾自动控制系统设计裴亮李晔冯耀宁张晓缪友谊农业部南京农业机械化研究所摘要：针对农业精准喷雾的要求，提出Y—种棊于PLC的喷杆喷雾机变量喷雾自动控制系统的设计方案，分析了变量喷雾自动控制系统的工作流程，介绍了自动控制系统的硬件及软件设计，实现了对喷头流量和工作压力的自动控制，提高了喷雾作业的自动化和精准化水平。关键词：喷杆喷雾机;变量喷雾系统;PLC;作者简介：裴亮（1983-），男，山西晋城人，工程师，硕士，（E-mail）peiliang001@163.com。收稿日期：2017-

2、01-18基金：国家自然科学基金项目（31401296）DesignofVariableSprayAutomaticControlSystemforBoomSprayerBasedonPLCPeiLiangLiYeFengYaoningZhangXiaoChenXiaoMiaoYouyiNanjingAgriculturalMechanizationResearchInstituteofMinistryofAgriculture;Abstract：Inordertomeettherequirementofpre

3、cisionsprayinginagriculture,adesignschemeofvariablesprayautomaticcontrolsystembasedonPLCispresented,analysisoftheautomaticcontrolsystemofvariablesprayprocess,introducedthehardwareandsoftwaredesignofautomaticcontrolsystem,automaticcontrol,automaticcontrolofwo

4、rkingpressureonthenozzleflow,improvetheautomationlevelandtheprecisionofthesprayingwork.Keyword：boomsprayer;variablesprayingsystem;PLC;Received：2017-0卜180引言喷杆喷雾机作为大田作物高效喷洒农药的农具，广泛应用于棉花、玉米、人豆和小麦等作物生长的病虫害防治。近几年來，喷杆喷雾机特别是自走式喷杆喷雾机,由于其高效的田间性能、良好的田间作业质量得到了广大用户的欢迎。然

5、而，目前的自走式喷杆喷雾机的发展仍处于起步阶段，自动化程度低、喷雾系统落后及喷洒不均导致的农药浪费和环境污染问题仍然很严重。0前，喷杆喷雾机喷洒不均的主要原因主要有以下几点：（1）喷头的选择不正确；（2）喷头的喷雾量不一致；（3）喷头的安装角度不正确；（4）喷洒机具行驶速度不均。特别是行驶速度不均这一点，现有机具解决起来比较困难。因此，设计一套自动化和智能化程度较高、喷雾理念比较先进喷雾自动控制系统，以解决行驶速度不均导致的喷洒不均是十分必要的。针对精准喷雾的要求，本文提出了一种变量喷雾的控制系统的设计方案:采

6、用西门子S7-200PLC及TP270触摸屏对整个系统进行数据处理及程序控制，将喷雾量与自走式喷杆喷雾机的行驶速度相关联，依据行驶速度的变化系统自动调整喷头喷雾量，从而使得无论在何种作业速度下单位施药面积的施药量均能保持一致。各主要部件位置关系如图1所示。接各分段n:阁1喷杆喷雾机变量喷雾系统部件位置关系阁下载原阁A.触摸屏B.可编程控制器（PLC）C.液压电磁阀D.电控节阀E电控比例控制阀F.流量传感器G.主阀H.转速传感器T.离心泵J.过滤器K.喷杆L.压力传感器1总体设计变量喷雾的控制思想来自以下公式，即

7、600xKAxV式中M—每公顷的施药量K一整个喷雾系统喷尖总流量（L/min）;A—喷杆喷幅（m）;V—自走式喷杆喷雾机的行驶速度（km/h）。从上述公式可以看出:在喷杆喷幅确定的情况下，可以通过控制自走式喷杆喷雾机的行驶速度和整个喷杆系统的喷头总流量來达到控制施药量的目的。该控制系统自动控制过程自上而下是这样的:在初始条件下，操作人员根据作物种类、病虫害状况、作业季节及施药种类计算每公顷的施药量，并在系统内部设置此值;操作人员测量自走式喷杆喷雾机喷幅，并在系统内部输入喷幅值。在喷洒作业中，系统会根据自走式喷杆

8、喷雾机的行驶速度、公式自主计算喷雾系统所需的总流量;整个系统管路中集成有电控比例阀，能够根据电信号的大小转换成阀门开度的大小和根据系统给定的流量数值转换成电压信号，再根据电压信号转换成阀口相应的开度，从而精确控制通向喷头的流量。为了更精确地控制通向喷头的流量，系统在电控比例控制阀的出口安装有流量传感器，从而将系统的流量控制由开环控制转化为闭环控制，提高了控制的精准性和可靠性。为丫检测自