基于PLC的播种机开沟器力学性能测试装置.pdf

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1、2014年11月农业机械学报第45卷增刊doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．S0．005*基于PLC的播种机开沟器力学性能测试装置1，222222赵金辉杨学军刘立晶刘忠军周军平靳晨(1．中国农业机械化科学研究院，北京100083;2．现代农装科技股份有限公司，北京100083)摘要:设计了一种基于PLC的开沟器力学性能测试装置。该测试装置主要由开沟深度控制机构、六分力测试装置、液压系统和PLC控制系统4部分组成，通过闭环控制实时调节开沟深度，提高了开沟深度稳定性;对六分力测试装置进行了标定，结果表明，牵引阻力测量精

2、度和最大相对误差为1.49%FS、3.7%，土壤垂直反力为2.1%FS、5.1%，侧向力为0.98%FS、1.9%。测试精度满足要求，且该装置能够完成不同类型开沟器的受力及开沟深度的测试。关键词:播种机开沟器测试装置力学性能中图分类号:S223.94文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)S0-0029-06引言开沟器是播种机的关键部件之一，其性能优劣影响播种机的播种质量。由于我国种植区域较为广泛，土壤条件差异性较大;免耕制度的出现，提高了对开沟器性能的要求;不同类型开沟器结构不同、适应性不同;又由于开沟器量化参数较少，对设计人员［

3、1－4］造成很大不便。如何根据不同土壤类型和种植模式选择适合的开沟器成为一个关键问题，开沟器力学性能测试装置的研究为解决该问题提供了有效［5］手段。国外对开沟器测试装置研究较早，多通过液压表读数或力传感器测量得到开沟器的性能参图1基于PLC的播种机开沟器性能测试装置结构简图Fig．1Schematicdiagrammechanicalperformancetesting数，但存在测量误差较大，测试对象单一，部分试验deviceforplanteropenersbasedonPLC数据人工处理，工作量较大，有些仅在实验室内应1．悬挂架2．加强板3．

4、机架4．液压泵站5．油管6．六分［6－7］用，大田应用尚存在问题。近年来我国研制了力测试装置7．位移传感器Ⅰ8．四连杆仿形机构9．开沟器几种不同结构类型的开沟器性能测试装置，但大都连接装置10．开沟器11．位移传感器Ⅱ12．地表高度检测机存在测量参数不全、精度较低、开沟深度不稳定或只构13．行走地轮［8－9］是针对整机没有测量开沟器等问题。本文设计测试装置、液压系统和PLC控制系统组成。一种基于PLC的播种机开沟器力学性能测试装置，液压泵站和电控柜安装在测试装置的机架上，以期实现在开沟深度稳定条件下开沟器力学性能的电磁换向阀和各传感器的接线接到电

5、控柜内(图1测试。中未画出)，电源开关、控制开关、24V电源、PLC控1系统结构与工作原理制器、模拟量输入模块和触摸屏等集中安装在电控1.1测试装置结构柜内;在测试装置中液压系统通过液压缸调节开沟基于PLC的播种机开沟器力学性能测试装置深度，PLC控制系统测试开沟器力学性能参数和开结构如图1所示，主要由开沟深度控制机构、六分力沟深度。测试装置工作时，将其与土槽试验台或拖收稿日期:2014-07-02修回日期:2014-08-22*公益性行业(农业)科研专项经费资助项目(201203052)作者简介:赵金辉，助理工程师，主要从事农业机械装备与关键技

6、术研究，E-mail:zhaojh281@163．com通讯作者:杨学军，研究员，博士生导师，主要从事农业机械化装备研究，E-mail:camms@263．net30农业机械学报2014年拉机通过悬挂架连接，待测开沟器通过开沟器连接前进方向，Y轴为侧向，Z轴为竖直方向。该装置主装置固定在测试装置上，将编写好的程序下载到要由前焊合板、后焊合板和6个拉压传感器组成，规PLC控制器的存储器中，通电后，程序自动执行。首定拉压传感器的拉力为正、压力为负，其中在X轴先在人机界面上设定所需开沟深度，两位移传感器方向上安装3个拉压传感器测量牵引阻力，在Y轴信号通

7、过模拟量输入模块传输到PLC，得到实际开方向上安装一个拉压传感器测量侧向力，在Z轴方沟深度。如果实际开沟深度不满足设定要求，PLC向上安装2个拉压传感器测量土壤垂直反力，每个输出信号控制电磁换向阀，改变输入液压缸流量，通方向上拉压传感器的矢量和分别对应着测量力，从过四连杆调节开沟器开沟深度，直至满足设定要求。而实现了开沟器三维空间力学性能参数的测试。PLC控制系统记录并储存实际开沟深度和六分力测试装置测试的开沟器力学性能参数，通过数据采集系统传输到规定文件中，进行分析处理。从而实现开沟深度的自动控制和开沟器力学性能参数的自动采集和处理。1.2开沟

8、深度控制机构开沟深度控制机构如图2所示，主要由地表高度检测机构和四连杆仿形机构组成。图3六分力测试装置Fig．3Six-componen