時(shí)間：2022-08-04 08:53:53
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該控制系統(tǒng)主要由刀臺(tái)控制器、刀臺(tái)電機(jī)、內(nèi)置編碼器、電磁閥和接近開(kāi)關(guān)等組成。刀臺(tái)控制器采用的是意大利DUPLOMATIC公司生產(chǎn)的DDC4控制器，該控制器能驅(qū)動(dòng)刀臺(tái)電機(jī)旋轉(zhuǎn)和定位，在車(chē)絲機(jī)上使用具有安裝簡(jiǎn)易、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，還能通過(guò)RS232與電腦連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和診斷，其特性主要有：
（1）自動(dòng)尋找最佳路徑；（2）外部選擇運(yùn)轉(zhuǎn)方向；（3）自動(dòng)尋找參考點(diǎn)；（4）對(duì)位置代碼進(jìn)行奇偶檢驗(yàn)；（5）高級(jí)診斷功能；（6）可選2種位置范圍；（7）可選不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；（8）維修時(shí)可降速運(yùn)行；（9）可通過(guò)CNC或PC進(jìn)行“安全”設(shè)定。DDC4控制器有多組不同的輸入/輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)著不同的功能，主要包括有：a.輸出到CNC的信號(hào)：LOCKED:刀臺(tái)鎖緊INDEXD:刀臺(tái)到位（用于啟動(dòng)軸運(yùn)行）ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4：報(bào)警代碼ALPOS1，ALPOS2，ALPOS4，ALPOS8，ALPOS16：次報(bào)警代碼b.輸出到電磁閥的信號(hào)：EVLOCK:鎖緊閥EVULCK:解鎖閥c.從CNC來(lái)的輸入信號(hào)：PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，(PBIT16):位置代碼PARITY:對(duì)位置代碼進(jìn)行奇偶檢驗(yàn)PSTART:啟動(dòng)刀臺(tái)循環(huán)MODE01，MODE02，MODE03：選擇運(yùn)行模式SPDSEL:選擇標(biāo)準(zhǔn)/維修速度d.從刀臺(tái)來(lái)的輸入信號(hào)：LOCKSW:刀臺(tái)鎖緊接近開(kāi)關(guān)ULCKSW:刀臺(tái)解鎖接近開(kāi)關(guān)（刀臺(tái)允許運(yùn)轉(zhuǎn)）ZEROSW:刀臺(tái)參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)（HOME點(diǎn)）MOTOVL:電機(jī)溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)（常閉點(diǎn)）INPUT1：備用INPUT2：備用e.設(shè)定組態(tài)的輸入信號(hào)：PTAB01，PTAB02：設(shè)定8/12個(gè)位置PTAB03：設(shè)定低/高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
2控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式
該系統(tǒng)通過(guò)CNC輸出給控制器上MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)不同來(lái)選擇不同的運(yùn)行模式，這三個(gè)信號(hào)由CNC的輸出點(diǎn)Y3.5，Y3.6和Y3.7相對(duì)應(yīng)來(lái)控制，該系統(tǒng)可選的模式有多種，具體如下所示。
2.1運(yùn)行模式：急停/復(fù)位模式MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)為000時(shí)選擇該模式，這種運(yùn)行模式有兩個(gè)作用，一是停止刀臺(tái)的所有動(dòng)作（急停），另一個(gè)是消除掉現(xiàn)有的所有報(bào)警（復(fù)位）。選定時(shí)間超過(guò)30ms后，該模式才能被控制器讀取。選定或退出運(yùn)行模式時(shí)不需要進(jìn)行復(fù)位，但是，從一個(gè)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)到另一個(gè)運(yùn)行模式時(shí)可能會(huì)檢測(cè)到一個(gè)短暫的急停信號(hào)。當(dāng)從0#運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到其它運(yùn)行模式時(shí)，報(bào)警將會(huì)清除，而且必須等待800ms后才能啟動(dòng)PSTART信號(hào)。
2.2運(yùn)行模式：自動(dòng)模式MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)為100、010、110時(shí)分別對(duì)應(yīng)選擇1、2、3#運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式一般用于驅(qū)動(dòng)刀臺(tái)旋轉(zhuǎn)，只有在選定好所需的位置代碼并且給出啟動(dòng)信號(hào)后，刀臺(tái)才會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到位，具體過(guò)程如下：（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過(guò)MODE01，MODE02和MODE03選定自動(dòng)模式；（3）選定位置代碼，可通過(guò)手冊(cè)選定查找；（4）在5s內(nèi)啟動(dòng)PSTART信號(hào)（該信號(hào)保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺(tái)旋轉(zhuǎn)。
2.3運(yùn)行模式：點(diǎn)動(dòng)模式MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)為001時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺(tái)將按照選定的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)位置，具體過(guò)程如下：
（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過(guò)MODE01，MODE02和MODE03選定點(diǎn)動(dòng)模式；（3）選定旋轉(zhuǎn)方向（當(dāng)PBIT01，PBIT02信號(hào)為10時(shí)，選擇順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；當(dāng)PBIT01，PBIT02信號(hào)為01時(shí)，選擇逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)）；（4）在5s內(nèi)啟動(dòng)PSTART信號(hào)（該信號(hào)保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺(tái)旋轉(zhuǎn)。
2.4運(yùn)行模式：服務(wù)模式MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)為101時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺(tái)可以執(zhí)行單個(gè)的指令，比如解鎖指令、旋轉(zhuǎn)指令、鎖緊指令等，具體過(guò)程如下：（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過(guò)MODE01，MODE02和MODE03選定服務(wù)模式；（3）選定需要執(zhí)行的指令（當(dāng)PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號(hào)為00100時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)鎖緊命令；當(dāng)該組信號(hào)為00010時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)解鎖命令；當(dāng)該組信號(hào)為10001時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一位命令；當(dāng)該組信號(hào)為01001時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一位命令；當(dāng)該組信號(hào)為10000時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)順時(shí)針持續(xù)旋轉(zhuǎn)命令；當(dāng)該組信號(hào)為01000時(shí)，執(zhí)行刀臺(tái)逆時(shí)針持續(xù)旋轉(zhuǎn)命令）；（4）在5s內(nèi)啟動(dòng)PSTART信號(hào)（該信號(hào)保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺(tái)執(zhí)行相應(yīng)的指令。
2.5運(yùn)行模式：安全模式MODE01，MODE02和MODE03的信號(hào)為111時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作將會(huì)改變，即使刀臺(tái)存在某些故障，刀臺(tái)也能運(yùn)轉(zhuǎn)，具體過(guò)程如下：（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過(guò)MODE01，MODE02和MODE03選定安全模式；（3）選定需要執(zhí)行的指令（當(dāng)PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號(hào)為10001時(shí)，回參考點(diǎn)；當(dāng)該組信號(hào)為01001時(shí)，解鎖接近開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)該組信號(hào)為11000時(shí)，鎖緊接近開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)該組信號(hào)為00101時(shí)，設(shè)定當(dāng)前位置為1號(hào)刀位，并且使參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)該組信號(hào)為10100時(shí)，刀臺(tái)速度降低30%；當(dāng)該組信號(hào)為01100時(shí)，電機(jī)內(nèi)溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)該組信號(hào)為11101時(shí)，強(qiáng)制最近一次報(bào)警的次報(bào)警代碼輸出為ON或OFF；當(dāng)該組信號(hào)為00011時(shí)，強(qiáng)制為串行輸出模式；當(dāng)該組信號(hào)為10010時(shí)，強(qiáng)制狀態(tài)輸出點(diǎn)為ON或OFF；當(dāng)該組信號(hào)為01010時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試功能；當(dāng)該組信號(hào)為11110時(shí)，復(fù)位到標(biāo)準(zhǔn)功能）；（4）啟動(dòng)PSTART兩次（間隔大約50ms）來(lái)激活所需的指令。
3系統(tǒng)的故障診斷
該控制系統(tǒng)能持續(xù)不斷地進(jìn)行自我診斷并且顯示報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警信息由兩位代碼組成。主代碼通過(guò)ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4輸出確定，可通過(guò)CNC的輸入點(diǎn)X9.0，X9.1，X9.2查看，次代碼通過(guò)AL－POSXX輸出確定，可通過(guò)CNC的輸入點(diǎn)X9.3～X9.7查看，通過(guò)這兩位代碼組成的報(bào)警號(hào)查找手冊(cè)就可確定具體的故障點(diǎn)。
4結(jié)束語(yǔ)
拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸連接藥液泵，開(kāi)始噴霧前打開(kāi)與藥箱連接的吸水閥門(mén)，關(guān)閉快速管接頭閥門(mén);控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)上電初始化設(shè)定好電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的初始開(kāi)度，通過(guò)觸摸屏設(shè)定工作模式和畝噴量，并打開(kāi)與噴頭連接的電動(dòng)閥;拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn)后，藥液從藥箱通過(guò)吸水閥門(mén)、過(guò)濾器進(jìn)入藥液泵，控制系統(tǒng)通過(guò)速度傳感器實(shí)時(shí)采集作業(yè)速度，結(jié)合設(shè)定的畝噴量和采集的噴藥壓力，計(jì)算出理論的流量值，與采集到的實(shí)際流量值進(jìn)行比較;經(jīng)過(guò)PID算法調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使得實(shí)際流量值盡可能與理論流量值一致，從而實(shí)現(xiàn)變量噴霧。藥箱上安裝的超聲波液位傳感器檢測(cè)藥箱液位高度，通過(guò)觸摸屏顯示實(shí)際液位，當(dāng)液位低于設(shè)定的安全值時(shí)，觸摸屏顯示“液位過(guò)低”，進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)行駛到地頭轉(zhuǎn)彎作業(yè)時(shí)，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)向控制傳感器的信號(hào)，關(guān)閉轉(zhuǎn)彎半徑內(nèi)側(cè)的閥門(mén)，防止重復(fù)噴藥。作業(yè)過(guò)程中，可以點(diǎn)擊觸摸屏的攝像頭按鈕切換到攝像頭界面來(lái)觀察噴霧效果。
2硬件電路設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，包括DSP核心算法單元、電源電路、RS485、RS232、A/D轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量輸入電路、繼電器輸出電路，以及傳感器、電動(dòng)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電路、觸摸屏顯示電路。
2．1核心芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用TI公司的TMS320F28335DSP作為核心控制芯片。該芯片內(nèi)置了浮點(diǎn)運(yùn)算內(nèi)核，能夠執(zhí)行復(fù)雜的浮點(diǎn)運(yùn)算，可以節(jié)省代碼執(zhí)行時(shí)間和存儲(chǔ)空間，具有精度高、成本低、功耗小、外設(shè)集成度高和數(shù)據(jù)及程序存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)。
2．2電源電路TMS320F28335工作時(shí)所要求的電壓分為兩部分:3．3V的Flash電壓和1．8V的內(nèi)核電壓。TMS320F28335對(duì)電源很敏感，所以選擇TI公司的雙路低壓差電源調(diào)整器TPS767D301。TPS767D301帶有可單獨(dú)供電的雙路輸出:一路固定為3．3V，另一路輸出可調(diào)。設(shè)計(jì)中選取R49為20k，R50為12k，而且TPS767D301芯片自身能夠產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，不需要為DSP設(shè)置專(zhuān)門(mén)的復(fù)位芯片。要保證系統(tǒng)可靠的工作還需要有電源管理芯片，選用TI公司的TPS3305－33D來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的3．3V和5V電壓。當(dāng)系統(tǒng)電壓降到允許范圍以下時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)復(fù)位，保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓影響。TPS3305－33D同時(shí)還具有看門(mén)狗功能，看門(mén)狗輸入信號(hào)WDI接DSP的XCLKOUT引腳。
2．3A/D轉(zhuǎn)換電路控制系統(tǒng)需要采集作業(yè)過(guò)程中的藥液溫度、壓力、流量、液位高度等模擬量，其中的流量、壓力轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后要進(jìn)行PID運(yùn)算。為了保證采集到的模擬量的準(zhǔn)確性，選用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D轉(zhuǎn)換。它是16位、4通道同步采樣模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，內(nèi)置模擬輸入箝位保護(hù)，采用單電源工作方式，具有片內(nèi)濾波和高輸入阻抗，無(wú)需驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器和外部雙極性電源，電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、方便。
2．4開(kāi)關(guān)量輸入電路開(kāi)關(guān)量輸入電路。速度傳感器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)一階RC濾波后，進(jìn)入光電耦合器，經(jīng)過(guò)74HC14取反后輸出幅值為5V的脈沖信號(hào)。由于TMS320F28335的I/O電壓為3．3V，所以輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)74LVC4245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為3．3V脈沖信號(hào)送入DSP的CAP引腳。轉(zhuǎn)向控制傳感器輸出高低電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入電路轉(zhuǎn)換為3．3V信號(hào)后送入DSP的普通I/O口，通過(guò)判斷I/O口的高低狀態(tài)來(lái)判斷轉(zhuǎn)向。
2．5繼電器輸出電路本文選用8路NPN達(dá)林頓管ULN2803來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。ULN2803內(nèi)部具有集電極開(kāi)路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管，輸入電壓值為T(mén)TL或5V的CMOS值，每路輸出電流可達(dá)500mA，輸出擊穿電壓高達(dá)50V，繼電器輸出電路。DSP輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)74LVC4245轉(zhuǎn)換后進(jìn)入U(xiǎn)LN2803，驅(qū)動(dòng)3路繼電器來(lái)控制3路電動(dòng)閥。繼電器選用OM-RON公司的G6B－1114P，控制電壓為5V，輸出電流為5A。
2．6RS485電路電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是實(shí)現(xiàn)變量噴霧的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本系統(tǒng)選用IEV2B智能電動(dòng)閥門(mén)。該閥門(mén)采用伺服控制、絕對(duì)值定位、增量式調(diào)節(jié)等技術(shù)，能有效消除電動(dòng)及機(jī)械部分由于慣性、機(jī)械間隙、材料應(yīng)力彈性等原因造成的誤差;采用RS485總線控制，設(shè)計(jì)中選用美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的MAX1480B作為RS485數(shù)據(jù)通訊接口芯片。該芯片將光電耦合器、變壓器、DC－DC轉(zhuǎn)換器和二極管等器件組裝于單一28引腳封裝內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)完整的RS485收發(fā)器，可通過(guò)擺率限制來(lái)降低電磁干擾和反射，允許數(shù)據(jù)傳輸速率最大可達(dá)250kbps
2．7RS232電路本系統(tǒng)選用MAX3232CSE作為RS232數(shù)據(jù)通訊接口芯片。該芯片配備專(zhuān)有的低漏失電壓發(fā)射器輸出狀態(tài)，通過(guò)雙電荷泵，在3．0～5．5V供壓下，表現(xiàn)出真正的RS232協(xié)議器件性能。
3觸摸屏設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的變量噴霧控制系統(tǒng)所有的工作參數(shù)都通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設(shè)置和顯示。觸摸屏(主界面如圖8所示)顯示作業(yè)過(guò)程中的流量、行駛速度、藥液液位、噴藥壓力、藥液溫度、作業(yè)面積等參數(shù)。點(diǎn)擊齒輪狀的設(shè)置按鈕進(jìn)入設(shè)置頁(yè)面來(lái)選定工作模式和設(shè)置作業(yè)參數(shù)，點(diǎn)擊閥右側(cè)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)可打開(kāi)各個(gè)電動(dòng)閥，點(diǎn)擊1號(hào)和2號(hào)攝像頭可以切換到攝像頭界面來(lái)觀察實(shí)際的噴霧效果。觸摸屏與控制器之間通過(guò)RS232串口進(jìn)行通訊?？刂破鹘?jīng)過(guò)串口初始化后，首先判斷接收是否超時(shí)，未超時(shí)則讀取接收緩沖區(qū)中第1個(gè)數(shù)據(jù)，并判斷該數(shù)據(jù)的低8位是否是通訊協(xié)議首字節(jié)0x5A，是則繼續(xù)讀取剩下的有效數(shù)據(jù);當(dāng)所有數(shù)據(jù)讀取完后，計(jì)算有效數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)和，判斷校驗(yàn)和是否相符，相符則說(shuō)明接收到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤;然后解析出數(shù)據(jù)幀中的心跳位并進(jìn)行處理，通過(guò)心跳位來(lái)判斷系統(tǒng)是否存在通訊故障，心跳位處理完后，數(shù)據(jù)寫(xiě)入各自對(duì)應(yīng)的寄存器。
4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，采集的流量作為反饋，與根據(jù)畝噴量和作業(yè)速度計(jì)算出的理論流量進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后調(diào)整電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，保證實(shí)際流量與理論流量盡可能一致。
5試驗(yàn)結(jié)果
本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在山東衛(wèi)士植保機(jī)械有限公司研制的3WP－650噴桿噴霧機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用，并在山東省德州市齊河縣延剛家庭農(nóng)場(chǎng)做了大量田間試驗(yàn)，控制系統(tǒng)全程工作正常。3WP－650噴桿噴霧機(jī)的作業(yè)幅寬為12m，以實(shí)際流量與理論流量的誤差率為例，噴霧機(jī)行駛在不同作業(yè)速度下，取作業(yè)幅寬L=12m，噴量設(shè)定N=20L/畝，記錄觸摸屏顯示的作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所測(cè)數(shù)值和理論值之間的對(duì)照及計(jì)算出來(lái)的相對(duì)誤差本文設(shè)計(jì)的變量噴霧控制系統(tǒng)實(shí)際流量與理論流量的誤差在3%以內(nèi)，并且在不同的作業(yè)速度下流量值能隨著速度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了變量噴霧的目的。
6結(jié)語(yǔ)
1并行通信與串行通信工程應(yīng)用中
為實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理，控制系統(tǒng)的各個(gè)部分必定要相互進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。按照傳輸方式，可分為并行通信與串行通信。并行數(shù)據(jù)通信是以字節(jié)或字尾單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但傳輸線的根數(shù)多。適用于近距離數(shù)據(jù)傳輸。串行數(shù)據(jù)通信是以二進(jìn)制的位（bit）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只傳送1位，適用于舉例較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。工業(yè)控制一般使用串行通信。PC機(jī)和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。
2異步通信與同步通信在實(shí)際通信中
操作時(shí)很難保證數(shù)據(jù)接收方和發(fā)送方有相同的傳輸速率，為了保證發(fā)送過(guò)程和接受過(guò)程同步，不發(fā)生累計(jì)誤差造成的錯(cuò)位?？梢愿鶕?jù)實(shí)際通信要求選用同步或異步通信方式。異步通信發(fā)送字符的信息格式有1個(gè)起始位，7、8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位（可省略），1、2個(gè)停止位組成。在通信開(kāi)始之前，通信雙方需要對(duì)所采取的信息格式和數(shù)據(jù)傳輸速率作相同的約定。由于1個(gè)字符中包含的位數(shù)不多，及時(shí)發(fā)送方和接受方的收發(fā)頻率略有不同，也不會(huì)因兩臺(tái)設(shè)備之間的時(shí)鐘脈沖周幾的積累誤差而導(dǎo)致收發(fā)錯(cuò)位。其特點(diǎn)就是傳送附加的非有效信息較多，傳輸效率稍低。同步通信方式以字節(jié)為單位（8bit），每次傳送1、2個(gè)同步字符，若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。在同步通信中，發(fā)送方和接收方要保持完全同步，因此要用調(diào)制解調(diào)的方式從數(shù)據(jù)流中提取出同步信號(hào)，使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時(shí)鐘信號(hào)。其傳輸速率較高，一般用于高速通信。
3單工通信方式與雙工通信方式
單工通信方式只能延單一方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。雙工方式的數(shù)據(jù)可以沿兩個(gè)方向傳送，每一個(gè)站既可以發(fā)送數(shù)據(jù)也可以接收數(shù)據(jù)。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。
二PLC通訊功能介紹
PLC其它PLC，變頻器，PC機(jī)，遠(yuǎn)程設(shè)備，工業(yè)以太網(wǎng)等按照不同的通信協(xié)議進(jìn)行通信，文章主要介紹PLC與PC機(jī)之間的通信。PLC與使用自由端口模式的PC機(jī)的通信：自由端口模式為PC機(jī)與PLC之間的通信提供了一種方便和靈活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用戶程序控制，可以用接收完成中斷、字符接收中斷、發(fā)送完成中斷、發(fā)送指令和接受指令來(lái)控制通信過(guò)程。發(fā)送指令（XMT）啟動(dòng)自由端口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送。通過(guò)指定的通信端口，發(fā)送存儲(chǔ)在TBL中的信息（最多255個(gè)字符）。發(fā)送結(jié)束時(shí)可以產(chǎn)生中斷事件。接收指令（RCV）初始化或終止接收信息的服務(wù)（最多255個(gè)字符）。通過(guò)指定端口，接收的信息存儲(chǔ)在TEL中。在接收完最后一個(gè)字符時(shí)，或每接收一個(gè)字符均可產(chǎn)生一個(gè)中斷。
三VB通信功能的介紹
1Windows環(huán)境下上位機(jī)通信軟件介紹
在Windows環(huán)境下，上位機(jī)與PLC實(shí)現(xiàn)串行通信，需要有軟件提供人機(jī)交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)通信控制。常用的可實(shí)現(xiàn)串行通信的軟件有WinCCflexible組態(tài)軟件和VB程序設(shè)計(jì)軟件。由于實(shí)際工程需要的多變性及復(fù)雜性，多選用VB搭建人機(jī)交互平臺(tái)。VB不僅能實(shí)現(xiàn)串行通信，還能滿足各種工程實(shí)際的不同要求，設(shè)計(jì)不同的面向?qū)ο蟮墓ぷ鞔翱诮缑?。它本身提供的各種控件，可以方便簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)要求。
2MSComm控件的屬性
VB提供了一個(gè)串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。編程人員只需要設(shè)置和監(jiān)視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉的實(shí)現(xiàn)串行通信。MSComm控件提供了兩種處理方式，即可產(chǎn)生兩種事件進(jìn)行通信，事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式。事件驅(qū)動(dòng)方式：Rthreshold屬性非0時(shí)，收到的字符或傳輸線發(fā)生變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生串口事件OnCome。通過(guò)查詢CommEvernt屬性可以捕獲并處理這些通信事件。查詢方式：通過(guò)查詢接收緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)（InputBufferCount）屬性值，處理接收到的信息。
四應(yīng)用實(shí)例
城市交通路口信號(hào)控制充分應(yīng)用了這一通訊功能的應(yīng)用。現(xiàn)代社會(huì)多變的交通狀況。傳統(tǒng)的交通控制方法已經(jīng)不能解決目前的城市交通問(wèn)題，因此基于PLC可通信的控制系統(tǒng)可時(shí)效性的解決這一問(wèn)題。
五結(jié)束語(yǔ)
1改造方案
①把控制系統(tǒng)移入DCS系統(tǒng)，神華某電廠#1機(jī)組主機(jī)DCS系統(tǒng)是艾默生公司的OVATION控制系統(tǒng)，從備品備件到技術(shù)支持始終提供很好的服務(wù)，把旁路系統(tǒng)兼容到DCS中會(huì)節(jié)省很大一筆開(kāi)支。由于旁路系統(tǒng)實(shí)際不存在自動(dòng)控制和保護(hù)功能，可以再保留基本功能的前提下簡(jiǎn)化控制回路，OVATION控制系統(tǒng)的編輯功能強(qiáng)大，以后如需要恢復(fù)其他功能仍然可以很方便的增加。
②將旁路上的人機(jī)操作界面完全做到DCS中，操作人員已經(jīng)很熟悉這套系統(tǒng)，不再進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，節(jié)省了大部分時(shí)間。同時(shí)也不會(huì)再出現(xiàn)類(lèi)似改造前系統(tǒng)的通訊故障的缺陷，便于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。
③就地旁路控制系統(tǒng)取消PLC卡件，可以補(bǔ)充到其他系統(tǒng)應(yīng)用中，以后的檢修和維護(hù)方便。同時(shí)旁路控制系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的聯(lián)系取消，只作為單純的閥門(mén)控制，不容易誤發(fā)誤動(dòng)旁路控制，便于機(jī)組的安全穩(wěn)定。
2旁路系統(tǒng)控制
回路改造方案的實(shí)施利用1號(hào)機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)上述方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)施，首先為了降低改造成本和改造工作量，將原有的閥門(mén)定位器保留，原閥門(mén)到旁路控制柜電纜保留。拆除設(shè)備與DCS之間的信號(hào)線接口在旁路控制柜內(nèi)。同時(shí)為了降低造價(jià)，節(jié)省時(shí)間，在就地核實(shí)元件安裝位置后用DCS中測(cè)點(diǎn)代替旁路系統(tǒng)的監(jiān)視點(diǎn)。旁路改造后，主控制立盤(pán)旁路觸摸屏不再使用，旁路系統(tǒng)所有閥門(mén)在DCS中做畫(huà)面及操作端，高旁、低旁蒸汽閥，高低旁噴水閥由運(yùn)行人員根據(jù)需要手動(dòng)控制開(kāi)度。壓力、溫度在畫(huà)面上顯示供運(yùn)行人員參考。油站油壓低報(bào)警信號(hào)送至畫(huà)面顯示，并在DCS中組態(tài)邏輯。
二改造效果分析
1技術(shù)效果分析
通過(guò)此次#1機(jī)組旁路控制系統(tǒng)技術(shù)改造，解決了如下問(wèn)題：
①用戶自主設(shè)計(jì)并優(yōu)化的旁路控制系統(tǒng)邏輯，較之原有邏輯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，歷史數(shù)據(jù)分析方便，為國(guó)內(nèi)引進(jìn)的同類(lèi)型旁路改造提供成功的方案，具有重要的推廣價(jià)值。
②旁路控制系統(tǒng)的操作畫(huà)面設(shè)計(jì)界面友好，顯示信息量較原有系統(tǒng)大大提高，方便運(yùn)行操作，降低了運(yùn)行員誤操作的可能性。
③將旁路控制系統(tǒng)的功能全部由新增的冗余OVATION控制實(shí)現(xiàn)，與DCS系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)框架下，具備了歷史數(shù)據(jù)收集、SOE功能、操作員時(shí)間記錄功能等分析功能，解決了原控制系統(tǒng)集成度不高，技術(shù)相對(duì)落后、設(shè)計(jì)復(fù)雜、控制器無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余控制、無(wú)歷史數(shù)據(jù)收集及SOE功能、安全系數(shù)不高、控制邏輯不透明等問(wèn)題，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性、增加了系統(tǒng)的透明度和易用性、降低了維護(hù)成本。OVATION控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊和軌道方式搭建系統(tǒng)，系統(tǒng)集成程度高，解決了原旁路控制柜內(nèi)接線過(guò)于密集、柜內(nèi)大量使用繼電器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備、繼電器控制回路大量使用導(dǎo)致系統(tǒng)故障點(diǎn)曾都等問(wèn)題。
2安全效果分析
OVATION系統(tǒng)與旁路優(yōu)化整合后，系統(tǒng)故障率明顯降低，機(jī)組安全性大大提高，改造前，控制系統(tǒng)每年發(fā)生故障次數(shù)十幾次，從改造完后運(yùn)行至今，尚未發(fā)生旁路系統(tǒng)問(wèn)題導(dǎo)致的機(jī)組安全事故。
3經(jīng)濟(jì)效果分析
①改造后原控制系統(tǒng)各部件給其它組提供了大量的備件。原控制系統(tǒng)使用的部分卡件、元件采購(gòu)價(jià)格昂貴，且采購(gòu)周期長(zhǎng)，改造至DCS系統(tǒng)后，可以使用DCS系統(tǒng)的備品備件，這樣就大大降低了機(jī)組備件的庫(kù)存量，節(jié)省資金，系統(tǒng)改造后更換下來(lái)的控制卡件為其他機(jī)組控制系統(tǒng)提供了備品備件。
每條生產(chǎn)線由立式上料機(jī)、高速除磷機(jī)、多道被動(dòng)軋機(jī)、主動(dòng)軋機(jī)、輥縫調(diào)整、在線質(zhì)量檢測(cè)、中頻退火、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機(jī)、輸送輥道、集卷站組成。三條生產(chǎn)線配合地輥運(yùn)輸機(jī)、上料機(jī)液壓站、軋機(jī)稀油站、集卷站液壓站、卸卷站液壓站以及打包機(jī)組成系統(tǒng)。熱軋光圓盤(pán)條通過(guò)立式上料機(jī)進(jìn)入高速除磷機(jī)去除表面氧化皮，然后進(jìn)入被動(dòng)軋機(jī)，由主動(dòng)軋機(jī)帶動(dòng)將鋼筋壓扁，主動(dòng)軋機(jī)將鋼筋軋出花紋，通過(guò)輥縫調(diào)整調(diào)節(jié)壓軋量。軋出花紋的鋼筋進(jìn)中頻退火裝置對(duì)鋼筋加熱退火，通過(guò)廢鋼剪切裝置將不合格的廢鋼碎斷處理，成品鋼筋經(jīng)夾送裝置送入吐絲機(jī)。吐出的盤(pán)圓鋼筋經(jīng)輸送輥道冷卻后送入集卷站收集，成卷后的鋼筋經(jīng)地輥運(yùn)輸機(jī)送至打包機(jī)打包，最后經(jīng)卸卷站送出系統(tǒng)運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)。
二控制系統(tǒng)
1系統(tǒng)組網(wǎng)考慮到生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
以及中頻退火干擾等因素，我們選擇了市場(chǎng)上技術(shù)比較成熟應(yīng)用較廣的西門(mén)子系統(tǒng)。生產(chǎn)線CPU采用S7-317-2PN，地輥運(yùn)輸機(jī)和各個(gè)液壓站采用S7-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太網(wǎng)模塊，這樣所有的設(shè)備均能通過(guò)以太網(wǎng)連接至中控室交換機(jī)，通過(guò)中控室工程師站調(diào)試設(shè)備更改程序，通過(guò)操作員站遠(yuǎn)程操作設(shè)備，查詢各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)、故障內(nèi)容等信息。在線測(cè)徑儀采用天津兆瑞公司的最新產(chǎn)品，通過(guò)以太網(wǎng)通信，能夠?qū)崟r(shí)顯示鋼筋的基圓尺寸、縱肋高度等信息，為在線質(zhì)量檢測(cè)提供了可靠保證，也為在線質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整提供了前提。所有設(shè)備通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接至主操作室交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)交換。
2生產(chǎn)線主站與遠(yuǎn)程
IO組態(tài)生產(chǎn)線CPU采用S7-317-2PN，按照距離遠(yuǎn)近將設(shè)備分成7個(gè)從站，采用ET200S和ET200M的遠(yuǎn)程IO，所有站通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主站CPU連接，7個(gè)從站分別是上料機(jī)站、軋機(jī)站、飛剪吐絲輥道站、集卷站、中頻1站、中頻2站和中頻3站。在需要操作和監(jiān)控的地方設(shè)置了觸摸屏，采用西門(mén)子的MP277觸摸屏，通過(guò)以太網(wǎng)與主站PLC通信。
3主站PLC與變頻器
DP通信現(xiàn)場(chǎng)變頻器均采用偉肯NXP系列，通過(guò)調(diào)取偉肯提供的GSD文件，對(duì)各個(gè)變頻器組態(tài)。根據(jù)工藝及機(jī)械要求，包括上料機(jī)的送料小車(chē)、旋轉(zhuǎn)小車(chē)和升降臺(tái)共3臺(tái)變頻器；軋機(jī)部分1臺(tái)變頻器；廢鋼剪切裝置1臺(tái)變頻器；夾送裝置1臺(tái)變頻器；吐絲機(jī)1臺(tái)變頻器；輸送輥道8臺(tái)變頻器；集卷站的升降臺(tái)、托盤(pán)、小車(chē)3臺(tái)變頻器。共計(jì)18臺(tái)變頻器，通過(guò)DP總線實(shí)時(shí)傳遞啟停信號(hào)和速度指令。
4控制要點(diǎn)
4.1生產(chǎn)線自動(dòng)化控制
生產(chǎn)線的自動(dòng)化主要體現(xiàn)在全自動(dòng)上料機(jī)、全自動(dòng)集卷站、全自動(dòng)地輥運(yùn)輸線上。全自動(dòng)上料機(jī)從上料到送料再到換料，基本實(shí)現(xiàn)一鍵式操作，每次只需在原料接頭后按按鈕確認(rèn)即可，整機(jī)包括二十余個(gè)接近開(kāi)關(guān)和五個(gè)光電開(kāi)關(guān)，為自動(dòng)化提供條件。全自動(dòng)集卷站與全自動(dòng)地輥運(yùn)輸線互相配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)落料，自動(dòng)剪切，自動(dòng)換料架，整機(jī)也有十余個(gè)接近開(kāi)關(guān)和數(shù)個(gè)光電開(kāi)關(guān)。全自動(dòng)地輥運(yùn)輸線由百余節(jié)軌道組成，料架在運(yùn)輸線上自動(dòng)運(yùn)行，完成卸料。
4.2生產(chǎn)線速度匹配
由于整條生產(chǎn)線從上料到集卷為一整條長(zhǎng)絲，因此對(duì)生產(chǎn)線的速度匹配提出了較高要求，特別是軋機(jī)與夾送電機(jī)之間，夾送電機(jī)太快容易將鋼筋拉細(xì)，太慢又容易堆鋼，在電機(jī)的控制模式上選擇了速度控制與轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合的方式，滿足了控制要求。吐絲機(jī)的速度決定了產(chǎn)品的圈形大小，而且速度的快慢與圈形的大小并不是線性的關(guān)系。最終，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，吐絲機(jī)的速度采用自動(dòng)調(diào)整加手動(dòng)微調(diào)的方式進(jìn)行控制，滿足了產(chǎn)品質(zhì)量要求。
4.3軋機(jī)閉環(huán)控制與中頻退火
無(wú)論是生產(chǎn)線速度匹配還是中頻退火都要求軋機(jī)速度穩(wěn)定，對(duì)軋機(jī)變頻器采取帶編碼器的閉環(huán)矢量控制方式，基本滿足要求。中頻退火作為整條生產(chǎn)線的工藝核心，基本滿足了輸出穩(wěn)定、響應(yīng)迅速、高效節(jié)能的要求，為生產(chǎn)高性能產(chǎn)品提供了依據(jù)。而軋機(jī)與中頻的工藝配方也為全線的自動(dòng)化與高速生產(chǎn)提供了保證。該工藝配方是合力公司幾年來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)晶，具有很高的實(shí)用性和適應(yīng)性，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量。
4.4飛剪碎斷生產(chǎn)線啟動(dòng)時(shí)
中頻退火的啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量不能達(dá)標(biāo)的廢鋼，為滿足生產(chǎn)質(zhì)量要求，需要將之從成品中去除，于是便有了飛剪碎斷裝置。該裝置是在原來(lái)的定尺剪切的基礎(chǔ)上改裝得來(lái)，用變頻器替換了伺服控制器，這就對(duì)變頻器的啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速性能提出了很高要求。如果加速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在切到半圈內(nèi)不能達(dá)到生產(chǎn)線速度，就會(huì)產(chǎn)生堆鋼。如果中頻退火達(dá)到規(guī)定溫度，在停切時(shí)不能及時(shí)停車(chē)，就會(huì)造成飛車(chē)，影響生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行。最終采用凸輪控制模式，滿足了生產(chǎn)工藝要求，既不會(huì)使變頻器加速報(bào)警，又保證了及時(shí)制動(dòng)。
三結(jié)語(yǔ)
1．1樣機(jī)單體結(jié)構(gòu)
單體樣機(jī)主要由開(kāi)溝器、種箱、排種器、步進(jìn)電機(jī)、覆土器、仿形機(jī)構(gòu)和地輪、模擬輪(用來(lái)模擬拖拉機(jī)前輪，測(cè)量機(jī)具前進(jìn)速度)，以及機(jī)架和手柄(用來(lái)代替拖拉機(jī)頭，提供前進(jìn)的動(dòng)力)等組成。試驗(yàn)時(shí)，將磁鋼均勻地貼在模擬輪上，開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器安裝在正對(duì)磁鋼的位置，用以測(cè)量播種機(jī)的前進(jìn)速度。另外，為了獲得相對(duì)準(zhǔn)確的機(jī)組前進(jìn)速度，應(yīng)將盡可能多的磁鋼貼在拖拉機(jī)前輪上。
1．2控制原理及系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)的作業(yè)原理
利用霍爾傳感器采集拖拉機(jī)的行進(jìn)速度，獲得的速度信號(hào)經(jīng)傳感器內(nèi)部電路處理后輸送給單片機(jī);單片機(jī)根據(jù)輸入的株距計(jì)算處理后得到應(yīng)輸送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖數(shù)，從而使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與拖拉機(jī)前進(jìn)速度保持一致，以達(dá)到均勻排種的目的。該控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、無(wú)線傳輸模塊、人機(jī)交流模塊及驅(qū)動(dòng)模塊等組成。由于單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的STC89C52RC單片機(jī)，其片內(nèi)帶8kB的ROM和512Byte的RAM，與傳統(tǒng)的8051單片機(jī)完全兼容。考慮到拖拉機(jī)駕駛室和排種裝置之間存在一定距離，采用有線傳輸會(huì)使控制線路變得較為復(fù)雜。為簡(jiǎn)化線路和增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性，本設(shè)計(jì)決定采用兩個(gè)單片機(jī)控制單元，一個(gè)裝在拖拉機(jī)駕駛室里邊，另一個(gè)安裝在排種器附近，兩個(gè)控制模塊之間采用NRF24L01+芯片進(jìn)行信息的傳輸。主機(jī)模塊主要完成機(jī)組前進(jìn)速度的采集及人機(jī)交流等功能，從機(jī)模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)排種器轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?？紤]到播種機(jī)作業(yè)過(guò)程可能需要因維修保養(yǎng)、故障排除等原因而臨時(shí)停車(chē)、地頭提升轉(zhuǎn)彎及運(yùn)輸狀態(tài)等實(shí)際情況(在這些條件下顯然排種器不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致種子的無(wú)效排種，浪費(fèi)種子)，在單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須考慮鎮(zhèn)壓輪是否著地。為了解決此問(wèn)題，該控制系統(tǒng)在鎮(zhèn)壓輪的底部安裝了一個(gè)行程開(kāi)關(guān)接在控制系統(tǒng)電路中，只有當(dāng)排種裝置落下時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，控制系統(tǒng)才開(kāi)始工作。
2系統(tǒng)控制硬件設(shè)計(jì)
該控制系統(tǒng)主要由機(jī)組作業(yè)速度檢測(cè)模塊、人機(jī)對(duì)話模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊及無(wú)線傳輸模塊等組成。
2．1機(jī)組作業(yè)速度檢測(cè)模塊
目前對(duì)機(jī)組作業(yè)速度的測(cè)量常用到的方法有3種:增量式光碼盤(pán)脈沖個(gè)數(shù)測(cè)速、電磁式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器測(cè)速。
1)增量式光碼盤(pán)脈沖測(cè)速，雖測(cè)量精確度高，但成本也高;同時(shí)，由于播種機(jī)的工作路況復(fù)雜，對(duì)傳感器的磨損較大，導(dǎo)致使用壽命較低，性價(jià)比不高。
2)電磁式傳感器相比較增量式光碼盤(pán)傳感器，優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低;缺點(diǎn)是響應(yīng)頻率不高、抗電磁波干擾能力差、可靠性不高。
3)開(kāi)關(guān)型霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速較以上兩種傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn):一是抗電磁波干擾能力強(qiáng);二是轉(zhuǎn)速的快慢不會(huì)影響到輸出信號(hào)的電壓幅值，即使轉(zhuǎn)速過(guò)慢的情況下也能正常工作;三是可以適應(yīng)復(fù)雜多變的田間作業(yè)環(huán)境，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝與維修。因此，經(jīng)過(guò)綜合比較和分析，選用開(kāi)關(guān)型霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)速功能。其由穩(wěn)壓電源及霍爾元件。放大器、施密特觸發(fā)器、輸出晶體管組成。信號(hào)經(jīng)芯片內(nèi)部處理電路后，得到一個(gè)單片機(jī)可以識(shí)別的穩(wěn)定數(shù)字電壓信號(hào)。
2．2人機(jī)對(duì)話模塊設(shè)計(jì)
為方便駕駛員與精量播種機(jī)控制系統(tǒng)之間的雙向信息交換，該控制軟件設(shè)計(jì)了人機(jī)交互對(duì)話系統(tǒng)。人機(jī)交互對(duì)話系統(tǒng)主要是指人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的交流。本文所設(shè)計(jì)的人機(jī)交互對(duì)話系統(tǒng)是通過(guò)DMT80600T080－09W型號(hào)的觸摸顯示屏實(shí)現(xiàn)的，機(jī)手不僅可以直接通過(guò)觸摸屏輸入要求的株距，而且也可查看播種狀況。其采用基于K600+內(nèi)核的DGUS軟件，具有功能強(qiáng)大和連接線路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，僅需連接4條數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的信息交流．3電機(jī)驅(qū)動(dòng)排種電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用步進(jìn)電機(jī)作為播種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的電路連接如圖5所示。該控制系統(tǒng)選用的是具有步進(jìn)頻率高、無(wú)低頻共振現(xiàn)象、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)的57BYGH250C混合式兩相步進(jìn)電機(jī)。其扭矩為1．7N•m，步矩角為1．8°。由于單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，需與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配合使用才能控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本文采用2M542細(xì)分型高性能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其細(xì)分?jǐn)?shù)可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。
2．4無(wú)線傳輸模塊設(shè)計(jì)
該控制系統(tǒng)采用型號(hào)為NRF24L01+的芯片來(lái)完成信息的無(wú)線傳輸，具有低功耗、傳輸速率快及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球開(kāi)放ISM頻段免許可證使用的單片無(wú)線收發(fā)器芯片，其輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作電壓為3．3V，因此在與單片機(jī)連接時(shí)需在電路中串聯(lián)一個(gè)1kΩ的電阻。
3系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化編程，主要由初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊及顯示模塊等組成。
4試驗(yàn)與結(jié)論
4．1試驗(yàn)
為了驗(yàn)證該控制系統(tǒng)的可行性和可靠性，對(duì)單體樣機(jī)進(jìn)行了前期的室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集，并把實(shí)際粒距與理想粒距做對(duì)比，根據(jù)JB/T10293－2001中國(guó)家對(duì)精密播種機(jī)技術(shù)條件的相關(guān)規(guī)定，玉米株距誤差在50%以內(nèi)都是符合要求的。本文設(shè)定的株距為20cm，則只要實(shí)測(cè)株距分布在［10cm，30cm］之間即可?？闯龇N子的分布情況較為理想，由此可證明本控制系統(tǒng)是可行的。
4．2結(jié)論
1)該智能控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)播種機(jī)的排種控制方式，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)下排種速度與拖拉機(jī)作業(yè)速度的自我匹配，避免了因?yàn)榈剌喕茙?lái)的播種株距不穩(wěn)定問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了排種器轉(zhuǎn)速的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。且由于該系統(tǒng)由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)排種器，減少了中間環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)精度，有效地保證了播種株距的一致性。
繼電器控制，PLC控制，單片機(jī)控制，其中PLC檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。其具有以下特點(diǎn)：
1.1可靠性PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件。它將控制邏輯由傳統(tǒng)的繼電器硬件運(yùn)算變?yōu)檐浖\(yùn)算，使得它的連線大大減少。PLC經(jīng)過(guò)多年的不斷發(fā)展，具有工業(yè)針對(duì)性，有很高的抗干擾能力。在各大PLC廠家的不斷更新發(fā)展下，PLC各模塊可靠性已經(jīng)有很大提高。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。PLC進(jìn)行了一系列可靠性設(shè)計(jì)，例如：冗余的設(shè)計(jì)（包括硬件冗余技術(shù)和軟件冗余技術(shù)），斷電保護(hù)功能（電容電源和UPS的應(yīng)用使得斷電時(shí)有充分的處理時(shí)間），故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比PC控制更可靠的硬件和更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言。采用了精簡(jiǎn)的編程語(yǔ)言加上強(qiáng)大的編譯診斷功能，編程出錯(cuò)率大大降低。
1.2易操作性對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。通過(guò)專(zhuān)業(yè)的編程軟件進(jìn)行編程并進(jìn)行下載，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的接點(diǎn)號(hào)或地址編號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有強(qiáng)大的自診斷功能降低了維修人員維修技能的要求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)軟件和硬件的自診斷，維修人員可以很快找到故障部位進(jìn)行故障維修和故障排除。
1.3靈活性PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述等編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、可以使得不同專(zhuān)業(yè)的人員都有自己習(xí)慣的編程語(yǔ)言。操作靈活方便，監(jiān)視和控制變量變得十分容易。以上特點(diǎn)使用PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，運(yùn)行穩(wěn)定，擴(kuò)展性能好，抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)今后PLC控制系統(tǒng)還會(huì)得到更廣泛的使用。
二、PLC控制系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)包含完整的PLC系統(tǒng)模塊。其中包含電源模塊，CPU-315，PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O包含開(kāi)關(guān)量輸出（SM321DO），開(kāi)關(guān)量輸入（SM321DI），模擬量輸入（SM331AI），模擬量輸出（SM331AO）等模塊。通訊模塊PS305。I/O組成：數(shù)字量輸入模塊（DI）：包含油箱液位高，油箱液位低，循環(huán)泵、主泵運(yùn)行狀態(tài)，管路閥門(mén)狀態(tài)等。開(kāi)關(guān)量輸出（DO）：包含循環(huán)泵、主泵啟?？刂疲訜崞鲉⑼？刂?，冷卻器啟?？刂?。模擬量輸入（AI）：包含液位，流量，油溫，壓力等。
三、PLC邏輯控制
啟動(dòng)邏輯：液位正常，油溫正常，管路閥門(mén)狀態(tài)正常等。停止邏輯：液位超低，壓力超低，流量超低，急停信號(hào)等。報(bào)警邏輯：液位低，壓力低，流量低，油溫低，油溫高等。
四、HMI設(shè)計(jì)
上位機(jī)與PLC通訊模塊通過(guò)Profibus總線連接，將各個(gè)參數(shù)傳給上位機(jī)通過(guò)人機(jī)界面Wincc顯示，并可以通過(guò)上位機(jī)人機(jī)界面控制液壓站的啟停。
五、液壓站群的控制
當(dāng)多個(gè)液壓站需要配合工作時(shí)，可以將每一個(gè)液壓站設(shè)置一個(gè)ET-200遠(yuǎn)程I/O站，將采集的參數(shù)通過(guò)通訊模塊傳入一個(gè)總的PLC站進(jìn)行集中控制。且可以通過(guò)一個(gè)HMI就可以監(jiān)視各個(gè)參數(shù)和人工參與控制。這樣就可以更加集中地控制多個(gè)液壓站組成的液壓站群，是的多個(gè)液壓站有序有計(jì)劃的協(xié)作運(yùn)行。
六、液壓站穩(wěn)定性的提高
