【《玉米收获机控制系统设计案例》3000字】

玉米收获机控制系统设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16874玉米收获机控制系统设计案例 131761.1控制器选择 1149251.2整机控制系统控制方案 3222531.2.1行走系统控制 5253011.2.2割台系统控制 6234781.2.3脱粒清选系统控制 754961.2.4远程监控系统 71.1控制器选择对玉米收获机的工作环境及条件进行研究，并结合上文所设计的各传感器，需要对收获时的玉米籽粒含水率、压力传感器检测数值、割台转速、升运转速、搅龙转速、清选风机转速、脱粒滚筒转速、液压油温度等参数进行数据采集，因此，所选择使用的控制器既要能接受处理这些工作参数又要有较好的适应性和稳定性，所以选取英智杰科技C490控制器作为收获机整机控制系统控制器。C490是一款可以利用CoDeSysV2.3软件平台进行开发的可编程控制器，具有数字量与模拟量输入输出单元，主要是针对野外行走机械而设计的控制器，可以完全适应行走机械的恶劣环境，如图1.1所示。主要应用重型车辆、建筑机械、破碎设备、农业机械、环卫机械、工业设备自动化应用等，所以本文使用该控制器对整车进行控制。（a）C490外形图（b）490框架图图1.1C490控制器本文利用FBox连接收获机控制柜中的控制器，将数据通过4G网络传递到远端的服务器中，可以实现数据的采集，收获机设备的监控、故障报警等功能。工作人员可以通过手机下载APP，通过手机端可以知道玉米收获机的工作状态，对收获机可进行工作状态监视，通过手机可以设置收获机目的地的经纬度，对收获机进行远程调度，外形如图1.2所示。在FBOX中设有FServer系统，能够利用互联网技术将现场的数据或者程序传输到云端中心，通过软件读取云端数据来实现远程数据监控、故障报警等功能。图1.2FBOX外形图本文基于以上硬件功能，将C490控制器与FBOX应用到所研究玉米收获机上，用于对所设置传感器数据处理及控制各元件的运行状态，并且利用FBOX功能对玉米收获机整机进行远程监控、实时定位及故障诊断等功能的实现，利用手机APP或计算机客户端实现对收获机运行状态管理，保障收获机可以正常进行收获作业，降低收获机故障率，从而提升收获机收获效率，保障农民效益。1.2整机控制系统控制方案项目组根据收获机的工作过程中工作部件需要完成的动作进行控制，对收获机的动作进行程序处理。收获机整体控制方案如图1.3所示图1.3玉米收获机整机控制方案图待玉米收获机运行过程中，C490控制器读取各传感器实时检测到的相关数值，将数据显示到行车电脑上，且利用MODBUS通讯协议与FBOX进行通讯，将读取的各种数据传输进FBOX，FBOX通过通信网络将各数据上传云端，通过上位机读取云端数据，监控玉米收获机运行状态，并根据所检测数值根据实际需要控制收获机，发出控制动作信号，FBOX将其反馈进控制器从而控制各项控制元件，完成玉米收获机控制工作。整机控制系统能够控制玉米联合收获机设备的运行，控制系统与收获机工作部件的IO设置如表1.1所示。表1.1控制系统与收获机工作部件的IO口设置表工作部件控制目的控制方式IO类别IO数量发动机发动机转速手油门AI1脚油门AI1转速（PWM）DI1行走前桥驱动泵AO2速度传感器AI1电动手柄AI1割台割台升降2位6通阀1个DO1喂入量检测压力传感器AI1割台调速电动推杆AO2脱粒清选玉米籽粒含水率水分传感器AI1凹板筛间隙电动推杆AO8清选风机转速调节电动推杆AO2脱粒滚筒转速调节步进电机DO方向1AO脉冲1其他部件割台转速霍尔传感器测转速CHE12-10N11-H710AI1绞龙转速霍尔传感器测转速CHE12-10N11-H710AI1脱粒滚筒转速霍尔传感器测转速CHE12-10N11-H710AI1清选风机转速霍尔传感器测转速CHE12-10N11-H710AI1升运绞龙转速霍尔传感器测转速CHE12-10N11-H710AI1液压油温温度传感器AI1定位模块车体基站定位AI1通讯模块远程监控AO11.2.1行走系统控制在玉米收获机进行收获作业的过程中，为了提高其工作效率、降低玉米籽粒损失率以及保持合理的喂入量等，需要根据所安装的水分传感器、压力传感器等相应传感器测得的数据对收获机行进速度进行实时调节。而当玉米收获机仅是行走时，则需要一个十分简单高效的行走控制系统，保证其行驶速度，所以本文对收获机收获工作状态和非收获工作状态分别设计了相应的控制系统。收获工作状态控制如图1.4为玉米收获机在收获作业状态下行进控制系统方案图，当玉米收获机在收获作业时通过压力传感器、水分传感器及霍尔传感器等实时采集的各项工作参数数据传输到C490控制器中，控制器对数据进行处理后输出反馈信号，调节变量泵输出流量，进而控制定量马达转速，从而可以调整玉米收获机在收获作业时的行进速度。图1.4玉米收获机收获工作状态控制方案图非收获状态控制当玉米收获机处于非收获状态时，其行走系统由于不需要收获工作，大部分主要工作部件如割台系统、脱粒清选系统等都不需要运行，所以为了更加方便的控制收获机行走，本文中将采去手动控制行走方式。单纯利用操纵手柄去控制整机的行进速度，其发动机动力全部用于行走系统，可以更高效的完成行走状态。如图1.5为玉米收获机非收获状态行进控制系统方案图。图1.5玉米收获机非收获状态控制方案图1.2.2割台系统控制本文针对玉米收获机割台系统所优化的控制元件为控制电动推杆调节割台传动皮带压紧程度，利用控制器控制继电器开合调节电动推杆伸长或缩短时间来直接调节传动皮带张紧，从而间接调节割台整体传动速度，根据水分传感器所检测到的玉米籽粒含水率、实时喂入量及割台运行速度等参数，利用传感器对数据进行处理，控制电动推杆伸长或缩短，如图1.6所示为玉米收获机割台系统控制方案图。图1.6玉米收获机割台传动速度控制方案图1.2.3脱粒清选系统控制本文针对玉米收获机脱粒清选系统进行了凹板筛间隙调节、清选风机转速调节及脱粒滚筒转速调节控制元件优化，对以上脱粒清选系统主要结构进行自动化控制，利用电子技术代替人工操作过程，根据C490控制器所读取的玉米籽粒含水率、实时喂入量及各传动部件转速对所需控制的脱粒清选系统相关结构进行合理控制，使玉米收获机脱粒清选系统可以正常工作，且保持良好的脱粒清选效率及较低的玉米籽粒含杂率，如图1.7为玉米收获机脱粒清选系统控制方案图。图1.7玉米收获机脱粒清选系统控制方案图1.2.4远程监控系统为实现玉米联合收获机的智能化控制，防止收获机在工作过程中出现故障或收获效率较低的情况出现，研究智能化监测和控制系统的功能，开发玉米收获机故障诊断系统和远程监控系统。设计了玉米收获机智能系统架构，本文中通过FBOX信号基站定位功能检测到位置信息单向传递给上位机，上位机通过可以网络通讯传递信息的通讯模块将信息单向传递到远程调度中心，用于实现玉米收获机的远程监控系统。上位机通过网络通讯功能将信息传递到FBOX中，通过FBOX与控制器之间的MODBUS通讯协议将信息传递到控制器中，控制器将所接收到上位机信号转化为电信号控制各控制元件，且将各传感器所检测到的参数显示到上位机中，FBOX云监控装置将收获机的信息传递到网络云中，利用手机APP和计算机软件通过读取云端数据可以实时得到收获机的信息。本文针对玉米收获机故障诊断系统的设计，在FBOX终端软件中设置各项工作主要参数的上下限，对收获机进行故障监控。如果在实际工作过程中收获机的工作参数超过了所设置上限参数或者低于下限参数时，FBOX进行故障报警，提醒收获机操作人员故障类别，便于其及时停机进行收获机故障排除，防止因为收获机故障导致机器损坏或者人员伤亡问题出现。