基于PLC的漏播检测与自动补种系统的研究

摘 要：播种是农耕的重要一环，但播种作业时发生排种器种箱排空、输种管被堵塞或开沟器被堵塞等故障均会导致漏播。本文针对漏播故障，设计出一种以PLC为核心的漏播检测与自动补种系统。

关键词：精密排种器；漏播检测；PLC；自动补种

一、设计思路

课题采用机电结合手段实现播种机的漏播报警和自动补种，以求较大幅度地提高播种机的播种质量。具体内容有三方面：1.漏播检测系统的设计。2.报警系统的设计。3.补种系统设计。

二、系统硬件设计

1.传感器

由于本課题要完成对漏播的检测，故所需要的传感器要能检测有无实物通过。从成本、电路复杂程度和环境条件等角度综合考虑，本研究选用激光对射传感器对排种器播种情况进行检测。激光二极管发出的是相干光，亮度高、会聚性好、单色性好。本研究选用的是NPN型激光对射开关。

2.PLC

PLC的程序设计简单、逻辑性强、通用性强等优点，在编程上又采用了面向控制过程的编程语言——梯形图，不仅形象直观容易掌握，同时配有相应的指令，控制线路清晰。经过分析比较，结合本研究的实际情况选择了日本三菱公司的FX2N系列PLC。

3.声光报警电路设计

由于连续声报警电路所用电器元件少，电路简单，故本系统采用连续声的蜂鸣器作为报警器件。当发生故障时，为防止在嘈杂环境的司机听不到声音警报，设置灯光报警就很有必要。本系统采用发光二极管作为指示灯，灯闪烁时就表示发生了漏播。

4.自动补种装置设计

本课题设计的补种系统，当系统检测到某一行或数行不能正常播种时，报警系统即刻进行声光报警，同时PLC发出指令启动步进电机，带动补种排种器，补偿机构代替故障行继续播种，直到停车检查。补种排种器利用套管套在固定支架上，可以前后移动。拖拉机的行进速度会影响补种排种器自动补种位置的准确，所以不同的速度需要调整补种排种器的位置以实现准确补种。

三、软件设计

根据系统所要实现的功能，本章节首先确定了软件设计的总体框架：主要是对接收到的传感器信号进行处理，PLC运行检测信号的程序，发现漏播声光报警的同时，对步进电机发出指令，进行自动补种工作，直到停车检查。通过I/O区中的各个通道，PLC与外部设备建立联系。所以一般编程前首先要对输入输出信号进行分配。仅以播种机一行为例，编写程序。经过调试，程序基本达到设计要求。

四、干扰

PLC的干扰源很多，下面仅对可能影响本系统的干扰提出保护措施，主要有四个方面：来自空间的辐射，来自电源的传导的干扰，来自信号线引入的干扰和来自接地系统传导的干扰。有些不可控因素无法避免，只能通过一些措施如选择合适天气播种，避免雷电天气；作业时密切观察，避免干扰强烈时作业；选择质量好的PLC等来减少干扰。

五、结论

论文在利用激光对射传感器作为检测输入，PLC运行程序完成检测，对不同作物或不同株距的漏播检测。可通过对程序的简单更改进行检测周期调整，使设备的实用性大大增强。在硬件的设计上也有创新，采用可调节位置的自动补种装置。通过在支架上前后移动来调节补种排种器的位置，以适应不同作物、不同的株距、不同的拖拉机行进速度，大大提高了在漏播位置补种的准确性。经过试验验证，系统基本达到设计要求，能够实现漏播检测和准确补种。

参考文献：

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[2]张波屏.现代种植机械工程[M].机械工业出版社，1996.

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[4]王文龙.小麦精密播种机自动补偿式监控系统的试验与研究，硕士论文，2008

[5]景淑红.精密播种机工况自动监控及播量数显系统的研制[J].山东农机，2000，（6）：5～7

[6]晋小莉、王立莹.PLC直接控制步进电机系统[J].小型内燃机与摩托车，2006，35（4）

作者简介：

李甜（1985--）女，陕西西安人，讲师，在读硕士，主要从事电力拖动方面相关的教学。

通信作者：

席新明（1969--）男，陕西扶风人，博士，副教授，主要从事现代农业装备与技术方面的研究。