《基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统的设计》11000字（论文）

-Ⅳ--Ⅳ-基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统的设计摘要：我国地域广阔是一个农业历史悠久的国家，也是迅速发展的发展中人口大国。我国在进行农业生产活动的同时产生了大量的以水稻、小麦、玉米等为主的秸秆种类。在过去历史中有很长一段时间中我国农民对秸秆的处理大部分是用于焚烧还田，少部分用于其他。我国从二十世纪八十年代开始粮食产量大量增长，秸秆数量随着大量增加。秸秆大量焚烧产生的很多问题在环境保护上是十分重要的。特别是稻谷秸秆，每年总是有很多被焚烧。秸秆打包机因此为农业设计制造，把松散秸秆收集、压缩、压紧打包捆扎从而方便运输省下存储空间。针对自动秸秆打包机控制系统的设计，提出了主要针对稻谷秸秆的打包压缩成块、捆扎出料装置相融合的设计再用PLC系统控制进行顺序控制。近几年科学技术的发展使人们无论是生活还是生产方面都有了十分大的改善，所以很多东西人们更趋向于自动的，便捷的。要进行一个完整的自动的对秸秆的压缩打包过程，首先要有一个完善的控制系统，此系统需要我们可以把秸秆压缩、打包、传送秸秆进行完整理解以至于能够实现其一体自动化的流程。当然对于成本的控制以及操作的简便都是十分重要的，以便能够适应当下大多农业机械行业，包括农村地区。也为了方便的应用,该控制系统能够实用、便捷，能够适用于高速度的信息流通网络。综合低成本、低能耗、高效率、易操作、维修便捷等设计需求，具备良好作业质量、结构合理、运行稳定等特点设计出自动秸秆打包机为秸秆打包处理进行较完善的控制系统。关键词：秸秆自动打包机；PLC；控制系统目录第一章绪论 -27-第一章绪论1.1研究背景与目的1、研究背景：随着我国经济和科学技术等方面不断发展进步，农业生产装备和技术也与之迅速发展。2021年我国玉米产量达5451亿斤，稻谷产量达4257亿斤。与之而来的是农业生产产生的秸秆大量产生引起一系列环境资源等问题异常严峻。我国作为农业大国，有着使用秸秆有着悠久历史，但是由于之前想法和技术等限制以及农业生产发展水平有限，农作物规模小，秸秆产量少，分布很散，没有办法进行规模集合处理，秸秆二次加工不可以达到一定的产业化。很长时间以来秸秆的作用主要用于农业堆肥还田、喂养家畜等，不过占比很多会用作燃料燃烧和焚烧还田。随着农业生产科技进步的发展，自从20世纪80年代到如今，中国粮食产量发生了大幅增加，秸秆数量也随着大量增加。此外，随着燃煤、液化天然气等节能技术推广，导致农村有着大量秸秆剩余。当然伴随着科学技术进一步发展，农业生产大多机械化，自动化水平也有很大提升，经过我国源源不断的农业科技工作者进行反复论证研究，于是对秸秆处理的技术有了很大提升，进行秸秆还田来代替原来堆肥成为办法之一。但由于很多思想和地区等原因，还是存在成堆秸秆在田间地头被就地焚烧。人民生活水平日益提升，电饭锅，电磁炉等电器以及燃气的使用越来越普及，农民对于用柴生火做饭的需求下降。虽然植物燃烧过后产生的草灰的成分是对农作物有一定的肥性，但是大量焚烧过后产生的环境污染问题十分严重。而且处理秸秆成本过高，秸秆科技改造不够完善，难以使用秸秆经济价值，人们缺少正确的科学指引等。对于农民来说秸秆的再次处理耗时耗力。秸秆进行还田的推广普及难度大，以及宣讲效果浅薄，奖罚力度不够等。如此就出现了很多农村地区不知情或者没有环境保护的意识，仍然进行秸秆焚烧。如今时代飞速发展以及科技日益增进，我们一起拥有一个美好的环境是重中之重。2、目的意义：为如今发展趋势转型对我国十分重要，节能环保，污染空气减少排放早不是一句简单的口号。作为农作物附带品回收设备的秸秆自动打包机行业符合目前我国的发展趋势。需要量会保持增长。自我国发展飞速以来，经过几十年的飞速发展,秸秆自动打包机市场规模得到很明显的升速,十分多与农产品相关的机械产业发展与生产规模进一步扩大,供应达不到求的需要,产品设备十分稀缺,市场发展势头十分乐观。安徽作为很多人都知道的农业大省，秸秆资源丰富，我作为一位安徽人，十分了解安徽关于此方面的问题。2021年安徽全年粮食产量为4000万吨。每年生产农作物秸秆高达4800万吨，资源多，潜力大。经过多年来的综合施策、强力推动，安徽省的秸秆综合利用率从2015年的81.45%上升到2020年的90%以上，畜禽粪污综合利用率从2017年69.13%上升到2020年的80%，均超过全国平均水平5个以上百分点。2021年12月3日，2021安徽秸秆暨畜禽养殖废弃物综合利用产业博览会在合肥如期开幕。本届博览会以“资源化利用

产业化发展”为主题，旨在搭建展示、交流、合作的平台，进一步推进秸秆和畜禽养殖废弃物资源化利用，实现农业绿色发展、循环发展和可持续发展，继而实现农业的高质量发展。据介绍，本届博览会总布展面积3万平方米，除了设置装备、技术展区、地市展区以及网上展厅之外，还专门安排了“十三五”成就展区，通过图片、数字、实物等，全面展示了安徽秸秆综合利用和畜禽养殖废弃物资源化利用三年行动计划目标任务完成情况和取得的成效，以及“两利用”路径、模式和经验做法。科技的融合，秸秆的最终处理走向，是秸秆自动打包机研制的最终目的，也是市场的硬向需求。1.2秸秆打包机国内外研究现状秸秆打包机是一种利用液压原理将秸秆压缩成块状后便于秸秆进行运输、节约储存空间的机械设备。在秸秆综合利用中，不可或缺。普遍地应用在农业和畜牧业中，对进行充分二次利用秸秆，减少大气污染的排放发挥巨大作用。根据动力源的不同可以进行分类：一是牵引式，二是自走式。牵引式即依靠在外部设置的动力源提供动力。自走式通常就是把动力整合在整体机构中。相对而言，国外研究秸秆打包机的历史比较长。在十九世纪第一台可以进行持续打包秸秆的机械式固定压包机生产于美国此时不仅仅美国包括英国等欧洲国家都有了普遍的应用。在二十世纪三十年代中第一台牵引式小方捆打包机产生打包效果和速度上都有着明显的提升。在六十年代中期的时候圆捆打包机被制造出并进行了大量的使用。目前，国外在秸秆打包机研发方面处于领先水平更是应用了自动化操作、液压控制系统、电子监测报警系统技术等先进技术。我国在秸秆打包机的研发上起步比较晚在二十世纪五十。因为市场所需的量低及技术成熟度不够在90年代末停滞。由于国家出台的很多与之有关的政策秸秆打包机需求量逐日增加我国与之相关的研究加大了力度。起初我国主要是对牵引式打包机的研发。就现在来说国内大多是以牵引式为主而国外对自走式的研发已经十分完善。其缘由在于国外机械研究历史较长存在较为完善的产业支撑，国内没有经验的支持和完善的研发基础以及完善的技术和产业做支撑。目前而言国内秸秆打包机研制有着很大的发展空间，与国外发展水平有着一定的差距。我国应加大研发投入，不断引进新技术，加强自主创新，抓住与之有关政策，研制适合我国自主的秸秆打包机。1.3设计内容及研究方法1、设计内容：通过国内外研究秸秆打包机的历程及现状设计出一对秸秆自动打包机进行控制运行的控制系统。结合所学实际内容以及农民实际需求分析设计出一可将秸秆完成操作控制便捷、一次性完成打包传送过程的基于PLC控制系统。并根据课题标准拟完成以下设计内容：（1）对秸秆自动打包机进行原理分析并根据控制对象提出控制要求；（2）进行秸秆打包机控制系统整体设计分析；（3）硬件配置：PLC选型、传感器、行程开关；（4）设计PLC外围硬件线路，包括电气原理图、I/O连接图及电气线路图；（5）软件设计；（6）程序设计及系统调试。本设计综合低成本、低能耗、高效率、易操作、维修便捷等设计需求，具备良好作业质量、结构合理、运行稳定等特点设计出自动秸秆打包机为秸秆打包处理进行较完善的控制系统。2、研究方法：通过文献查询；通过查阅大量与本课题有关的文献，查阅出完成设计所需资料，通过知网下载并参考相关论文的撰写；通过理论分析；根据具体实际工作性能要求，从理论上分析了关键部件的工作原理。根据工作原理与实际相结合，完成控制系统设计；通过所学专业知识进行关键机构进行设计和控制系统设计。1.4本章小结通过查阅秸秆打包机研究背景与研究意义，结合国内外发展现状确定对秸秆自动机控制系统运行进行原理分析，并确定秸秆自动打包机控制系统组成设计内容。

第二章基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统设计2.1整体设计整个机器结构主要由要由喂料箱、铁板、压缩箱、液压系统及液压缸、推板、开关门、传送带、电机、控制箱以及金属外壳等组成。整体大致结构二维模型如图2-1。通过整体紧凑结构秸秆进行由上到下、由右到左的物料输送。驱动电机安装在机架后部，液压装置安装在驱动装置和控制箱下部，压缩箱安装在液压系统的左侧和喂料箱的下侧以便能够进行便捷的控制。铁板安装在喂料箱和压缩箱衔接处以便能够流畅及完整和足量的进行送料。捆扎装置安装在压缩箱的左侧。传送带安装在捆扎装置的下侧，以便与捆扎装置相配合和料的输出。压缩箱的右边开关门与传送带衔接吻合，该秸秆打包机通过控制系统控制液压缸控制推板的伸出缩回，当液压缸伸出时，通过推板对料进行压缩和推出及开关门的打开和关闭，实现压缩的过程和下一阶段捆扎的入料。图2-1整体大致工艺结构二维模型2.2工作流程分析此设计的控制系统不需消耗大量人力，具有很好的自动运行能力。且分有自动和手动2种运行模式。自动运行控制工作流程图如图2-2，自动运行工作流程：当秸秆经喂料口进入喂料箱中，通过观察喂料箱中的观察口是否完全落下，若落下到位则按下启动按钮，电机运转将铁板打开秸秆落至压缩箱中。若没有充分落下则继续等待秸秆到位。之后电机停止运转铁板由复位机械装置带动从而关闭。再而压液压缸下压秸秆让秸秆受压，完成后下压液压缸向上收至上收限位行程开关处，然后左推液压缸向左压秸秆，完成后开关门液压缸使开关门开门并且开关门开门完成后左推液压缸接着把秸秆向左推，直至推至左推限位行程开关处，紧接着左推液压缸向右收至限位行程开关处，再然后开关门液压缸使开关门关闭并且传送带运行，传送带运输秸秆物料到了捆扎装置的物料检测光电传感器处然后捆扎装置运行将秸秆进行捆扎打包。捆扎打包完成后由传送带运输到了传送带尾部物料检测光电传感器处后整个控制系统停止，等到压缩打包完成后的秸秆被带走后，整个系统再次运转重复动作。图2-2自动运行控制工作流程图此次设计的控制系统手动点动控制工艺流程：按下相应动作按钮进行铁板开、下压、上收、左推、右收、开关门开、开关门关、捆扎装置运行、传送带运行的相应动作呼应。2.3控制系统设计思路分析要进行一个相对完整的自动的对秸秆的压缩打包的过程，首先要有一个完善的控制系统，此系统需要我们可以把秸秆入料、推压压缩、捆扎打包、传送秸秆进行完整理解以至于能够实现其整个流程。当然对于成本的控制以及操作的简便都是十分重要的，以便能够适应当下大多农业机械行业，包括农村地区，也为了方便的应用,进行的该控制系统设计完成的使用能够实用、便捷，能够适用于高速度的信息流通网络。此次所设计的控制系统需要实现的功能的重要部分在于通过按钮开关来操作运行使秸秆开始入料、推压压缩、捆扎打包、传送出整个过程并且可以进行运行指示灯显示是否在运行。且控制系统加入了液压系统，液压系统的可以给予整个压缩过程的足够的力且稳定安全性因为比较高，安装位置也可以进行随意自由选择。此控制系统还加入了行程开关和物料检测传感器，行程开关用来限制液压缸伸出和缩回的位置，物料检测光电传感器用来检测秸秆物料的位置，并且运行时有运行指示灯进行表示运行状态。就此原因控制系统要解决的主要问题是结合PLC并通过其指令综合控制液压缸进行压缩和捆扎电机进行捆扎并且由传送带传送出。现场仅有有捆扎装置、传送带以及液压系统的被控设备，故我选择使用一台plc进行被控设备的控制。2.4控制系统的组成及工作原理有了秸秆自动打包的控制系统的设计思路和工作流程分析后，接下来就要绘制整个控制系统的框图。包含各个步骤环节的构成及联系。控制系统控制着秸秆入料、压缩、捆扎、传送等被控环节设备的运行，并且可以了解设备运行状态。图2-3控制系统框图控制系统框图如图2-3所示，此次设计的控制系统主要的控制过程由PLC进行。PLC运行时，主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。输入主要有按钮开关、行程开关、光电传感器。然后由程序执行后根据逻辑运算的结果刷新输出。输出主要有中间继电器和运行指示灯，再由中间继电器输出电路驱动相应设备。它的工作原理为操作人员通过控制箱的手动按钮开关和行程开关将开关量信号输入至PLC，以及光电传感器接受的光信号由光电元件转变和AD转换为数字量信号输入至PLC，PLC接受到指令经过CPU处理后输出开关量信号至中间继电器和运行指示灯，通过中间继电器的线圈通电触点闭合使电磁阀线圈得电、交流电机线圈得电，从而控制液压缸的伸出缩回来控制下压、左推和开关门的开关以及电机的转动的动作来操控秸秆入料、压缩、打包、传送的过程。行程开关用来限制液压缸伸出和缩回的位置，物料检测光电传感器用来检测秸秆物料的位置，以便进行下一个动作。运行指示灯来显示系统是否在运行的状态。控制系统包含中间继电器、电磁阀、指示灯、交流电机、行程开关、光电传感器等元件。2.5控制系统功能实现要求此控制系统主要研究为通过西门子PLC进行控制来实现秸秆自动打包机的入料、压缩、打包、传送、物料检测功能的实现。通过设计硬件和软件来实现本控制系统需要的控制功能。基于PLC的秸秆自控打包机的控制系统需要实现的功能要求如下：（1）利用可编程控制器理论知识来实现对秸秆自动压缩打包并传送的控制。（2）采用手动按钮开关进行控制运行并且可以进行手/自动转换。（3）设计一个秸秆自动打包机并使用PLC控制整个系统的运行，包括自动控制交流电机运转来实现铁板的打开、捆扎装置和传送带的运行，自动控制液压缸的伸出缩回来实现秸秆的压缩、开关门的开启关闭。并且可以手动操作进行每个动作的测试。（4）PLC要能够通过光电传感器检测秸秆物料的位置，通过行程开关限制液压缸伸出或缩回的行程。（5）铁板开启是通过电机启动转动来实现车铁板的打开，通过驱动电机的停止运行和复位机械装置进行关闭。捆扎装置运行和传送带运行都是通过电机进行运行控制的。以上需要实现的功能要求中PLC作为整个控制装置的核心，所以需要编写正确的程序来控制实现。2.6本章小结本章对基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统进行了思路分析，且由整理出的思路分析来进行控制系统的设计。并由整理出的控制系统原理框图进行工作原理和控制系统功能实现要求的阐述和工作流程的分析。此次设计的基于PLC的秸秆打包机控制系统主要在与综合控制铁板驱动电机运转秸秆从喂料箱进入压缩箱中、下压液压缸往下压秸秆、下压液压缸向上收、左推液压缸向左推压秸秆、开关门液压缸向前推使开关门打开、左推液压缸将秸秆物料推至传送带后向右收、传送带运行将秸秆物料进行输送、捆扎装置运行将秸秆物料进行捆扎打包的动作。传送带运输出后的成品拿取和堆放等需要人工或者机械或者其他控制系统进行，不需要在进行本台PLC的顺序控制。本次PLC程序设计之前可以先进行控制流程图的构思，在进行流程分析然后可以为需要的操控制的PLC梯形图进行设计。如此整个设计控制系统的工作的重要部分便可逐渐解决。第三章基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统的硬件设计3.1PLC选型plc(一种可编程电子逻辑程序控制器),是一种可编程电子逻辑程序控制器的一个英文名称缩写。这系统是一个以通用微处理器控制技术为主要设计理念核心,综合了现代计算机控制技术、电气控制系统技术、自动化电气控制系统技术和移动无线通信控制技术及其应用发展而来的新型、通用的半自动化电气控制系统设备集成装置,具有这些主要特征:具有较高的可靠性使用时易于编程方便及操作简便。简单且容易快速学习和熟练上手。强大的远程逻辑信号控制系统功能。此次选择西门子S7-200系作为控制部分。SIMATICs7-200是一款经济性好且易于上手操作的产品，且产品多样化。如果用户之前使用过S7-200系列的PLC就可以比较轻松的掌握S7-200的用法。SIMATICs7-200系列产品的plc设备具有许多优点，例如速度更快、体积更小、标准化、稳定性强、成本低廉以及整个自动控制效果更强。此次设计的控制系统为全过程的自动控制的系统的需求。plcs7-200系列产品将拓展控制模块和可编程控制器服务器控制板划分为最多284点数据和51点模拟输入。这样，完全不用担心I/O数量不足。仅扩展基于服务器的控制模块，完成服务器I/O级别的大幅增加已经非常容易，因此可以大大减少服务器的应用程序。

关于基于秸秆自动打包机的控制系统系统需要有18个输入点位：共有17个开关量输入有按钮开关、行程开关和2个光电传感器的模拟量输入经放大器和A/D转换后进入。需要有10个输出点位且全为开关量输出。但是要完成一个控制系统成本也很重要，经过思考此次选择一台西门子中的S7-200CPU224（AC/DC/继电器）和一只EM221模块，电源计算如图3-1可以知道由CPU供电的情况下也是可以的即电源也是够的。电源计算表：PLC供电能力5VDC24VDCCPU224

AC/DC/DC660mA660mA减去以下需要电源减去以下需要电源CPU的18个输入——18*4=

72mAEM22130mA32mA总需求30mA72+32=

104mA计算660-30=630mA280-

104=

176mA总电流差额剩630mA剩184mA此次选用的PC主机是SIMATICS7-200CPU224有14路输入点和10路输出点并且可以有7个拓展模块。S7-200CPU224整机紧凑小巧外形和介绍如图3-1。图3-1S7-200CPU224外形和介绍因为西门子S7-200CPU224本身只有14路输入和10路输出，本次设计有18路输入、10路输出，所以输入点位是不够的我们还需选择拓展模块。西门子S7-200扩展模块EM221（如图3-2）为数字量拓展模块，有8个输入点正好够我们使用。图3-2扩展模块EM2213.2液压系统的液压缸和电磁阀的要求选择1、液压缸要求选择：整个压缩过程由液压缸完成并且开关门的开关也由液压缸完成。料输送至压缩装置中，由控制系统通过控制中间继电器来控制电磁阀的得电情况，然后再由电磁阀得电情况进行控制液压缸伸出和缩回来完成下压和收回、左推和收回和开关的门开关的整个过程。所以液压系统需要可以提供足够的液压，液压缸要求能够调节伸出的压力，能够将秸秆进行由上到下，由右到左的充分压缩过程，并且不会压力过大且损坏装置。本次液压缸我们选择HS01*210L系列液压缸，此系列液压缸为双作用单杆活塞式的。具有结构紧凑、重量轻、易装易拆、维修方便等优点符合所设计的控制系统的需求。

HS01*210L系列液压缸相关参数如下表：额定压强/MPa21使用温度-5°C——89°C最大允许压力/MPa27最大允许速度400mm/s耐压力/MPa31.5效率>90%最低启动压力/MPa0.32、电磁阀要求选择：本控制系统中由控制系统通过控制中间继电器来控制电磁阀的得电情况后进行控制液压缸伸出和缩回。以便能够进行三个液压缸的六个动作转接顺利所以此次电磁阀的选择要求为三位五通电磁换向阀,型号为34BH-B10H如图3-3。图3-334BH-B10H电磁换向阀3.3捆扎装置的要求捆扎装置包括一个由电机带动的捆扎带和侧压紧机构组成。控制系统主要控制电机的运行来控制捆扎带运行及与传送带的配合来完成料的捆扎过程。侧压紧机构不与控制系统相连只是机械部分用来再次压紧秸秆进行捆扎的机械装置如图3-3。图3-4侧压紧机构3.4传动带的要求传送带如图3-4是由控制系统控制电机运行完成传送过程。通过控制系统控制电机运转带动带状输送条将秸秆物料进行输送。图3-5传送带3.5行程开关和传感器的要求选择在整个控制系统的运行当中液压缸的伸出和缩回到位限制以及秸秆行程运输检测十分重要，关系着整个控制过程的紧密联系及是否能够准确顺利完成秸秆打包过程，所以在控制系统中加入了行程开关及物料检测传感器。1、行程开关的选择：行程开关在控制系统中主要用于液压系统的控制，在下压液压缸的推板回收当中在回收到位的位置有以及左压液压缸中推板在回收到位的位置各有一行程开关用来辅助控制系统控制液压缸的行程。整个设备运行环境中，秸秆的细长及细小颗粒等因素会导致行程开关的寿命和精准度等不好因素出现，所以需要安装在适当位置能够有很好的动作并且要定时清扫。。我们在行程开关的选择方面要选择直动式防护形行程开关的种类。所以选择LX3系列的行程开关的LX-11H行程开关如图3-6。此产品性能稳定、有铝合金外壳配合密封垫坚实耐用且有自动回位功能适用不同场景应用广泛。图3-6LX-11H行程开关2、传感器的选择：传感器的选择方面十分重要的。在秸秆到捆扎装置时以及被传送至传送带尾部时都要进行检测以至于下一个动作的顺利进行，所以本控制系统采用光电传感器。此次选择的光电传感器工作原理为通过投光器发射光然后根据需要检测的秸秆物料对光的遮挡来感应秸秆物料是否在此位置。它包括电源、发射器和接收器三部分。在此控制系统中，我们需要使用光电传感器来检测秸秆物料的行程位置，发射器和接收器有一定的距离所以需要较好的抗干扰性。所以此次选择E3Z-T31/33红外线光电传感器如图3-7对射检测秸秆物料，我选择输出形式为NPN型，故根据型号表功能选择可以检测2.5米和常开需求距离的E3Z-T33NA型外形如图3-7。E3Z-T31/33型号表：输出模式检测距离型号NPN输出PNP输出常闭1mE3Z-T31NE3Z-T31P常开E3Z-T31NAE3Z-T31PA常闭2.5mE3Z-T33NE3Z-T33P常开E3Z-T33NAE3Z-T33PA

E3Z-T33A参数表：光源红外光（940nm）电源电压DC12-24V±10%消耗电流20mA以下控制输出负载电源电压26.4V以下，负载电源电流100Ma(残留电压1V以下)稳定指示OUT为高阻/0电平（PNP型输出时OUT=电源+），绿灯LED亮动作指示OUT有输出时（NPN型输出时OUT=电源+），橙色LED亮警示负载短路或阻抗低于设定值时，动作灯闪烁响应时间动作/复位各2ms使用环境光照白炽灯2000Lx太阳光200Lx使用环境温度工作时：-20˜+50°C(无结冰)保存时：-30˜+70°C(无结冰)使用环境湿度工作时：45%˜85%(无结冰)保存时：35%˜95%(无结冰)绝缘阻抗20兆欧以上耐震动10˜55Hz，在X、Y、Z方向达到1h防护等级IE60529IP66连接方式导线引出型（标准长度2m）/M12接插件（吗2圆柱型配M8接插件）图3-7E3Z-33A红外线光电传感器外形3.6交流电机选择电机作为铁板开关和捆扎装置捆扎带及传送带的作用元件是驱动动力所在。通过查阅资料及设计铁板打开需要的速度为1m/s。捆扎带需要运转速度和传送带成比例为5：1。需要的捆扎带运转速度需要15-20m/min，传送带运转速度为2m/min。并且所需承载并不大，经过思考成本、功率要求不大与传送带和捆扎装置的需求等需要所以选择交流异步电机并且可调速。通过查寻型号/性能表进行选择型号为4IK25RA-C-5GN10K交流电机如图3-8。5IK40RA系列调速电机型号/性能表：电机型号输出功率W电压V频率HZ电流A转速范围r/min额定转矩Mn.m启动转矩Mn.m4IK25RA-C251ph220600.2290-155060153754IK25RA-A251ph110600.4190-155060153755IK40RA-C401ph220600.3690-15501102302205IK40RA-A401ph110600.6490-1550110230220图3-84IK25RA-C-5GN10K交流电机3.7I/O分配和硬件接线图1、I/O分配：PLC控制系统硬件设计重要条件之一是I/O分配表。要想顺利的进行现场进行接线I/O分配表是十分重要参考之一。故以本次设计的控制系统的要求，对基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统的I/O分配表的设计在下方表格所示。基于PLC秸秆自动打包级输入信号分配表：名称内部地址手/自动转换I0.0启动按钮I0.1停止按钮I0.2铁板打开按钮I0.3下压伸出按钮I0.4下压缩回按钮I0.5左推伸出按钮I0.6左推缩回按钮I0.7开关门打开按钮I1.0开关门关闭按钮I1.1捆扎装置运行按钮I1.2传送带运行按钮I1.3下压缩回限位行程开关I1.4左推伸出限位行程开关I1.5左推缩回限位行程开关I2.0扎捆装置光电传感器I2.1传送带尾部光电传感器I2.2基于PLC秸秆自动打包机的输出信号分配表：名称内部地址运转信号灯Q0.0铁板打开Q0.1下压伸出Q0.2下压缩回Q0.3左推伸出Q0.4左推缩回Q0.5开关门开门Q0.6开关门关门Q0.7捆扎装置运行Q1.0传送带运行Q1.1

2、硬件接线图：硬件接线图是根据I/O分配表进行绘制的，如图3-5、图3-6所示。图3-5PLC硬件接线图图3-5PLC硬件接线图

3.8本章小结本章节主要对秸秆自动打包机的控制系统控制硬件进行设计，主要有PLC选型、液压系统的选择、捆扎装置的选择、传送带的选择及驱动电机的选择、行程开关和传感器的选择、I/O分配表和系统电路设计、硬件接线图等。第四章基于PLC的秸秆自动打包机的控制系统的软件设计4.1编程软件介绍此次软件编程将使用STEP7MicroWINSP9作为编程工具，它是西门子公司中200型号PLC专用的程序编写软件。通过了解软件的基本功能和操作，可以在编写程序时能够快速准确编辑相关梯形图。如图4-1编程软件界面介绍它的操作界面由几个不同功能的部分组成，比如在编辑区进行程序的编写工作;在输出窗口可以检查程序的错误并进行修改;在指令树中可以选择需要的梯形图指令等等。图4-1界面介绍项目组成介绍：程序块：程序块包含三部分，分别是OB1、SBR_0和INT_0，代码被编译后可下载到PLC中运行。数据块：数据块由数据和注释组成。符号表：可以使用特定的符号来表示输入输出地址，方便程序的编写[19]。系统块：用来设置系统中一些参数，在将程序下载到PLC时系统块也要一并下载，一般情况下使用默认的参数。交叉引用表：可以用来查看被作为位或字节使用的内存区域。参数设置：打开它的操作界面可以进行相关参数的设置。

4.2程序设计1、绘制控制顺序功能图：根据秸秆自动打包机的接线图以及工作要求绘制出控制顺序功能图。对于PL