磁吸板式精密播种生产线自动控制系统设计与研究

1、独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：土勋 厶J 2 “月昭日 学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入中国 学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学术期刊( 光盘版) 电子杂 志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文数据库并向社会提供查询。 论文的公布( 包括刊登) 授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 学位论文作者签名：王彘勿 2 锄月脬日 指导教师签名：1 镧I

2、 埽 印抄年6 月侈日 1 V m 帆2 1 1 1 1 1 b l l l l l 9 帅3 m 川2 1 1 1 1 1 0 叭9 帆： 磁吸板式精密播种生产线自动控制系统 设计与研究 专业名称扭越遮i 土盈理诠 指导教师 胡建壬教授 姓名三勋 2 0 1 2 年4 月 江苏大学硕士学位论文 摘要 精密播种做为一种先进的种植方式，具有节省种子、减少间苗工作量、增产 增效等显著优点。如何设计高精度、高速度的精密播种设备是目前急需解决的难 题。本课题针对电磁铁磁吸精密排种器电磁线圈体积大、易发热、排种过程需要 电源和控制系统比较复杂及排种过程中所用包衣种子磁粉含量高等缺点，选用体 积小、性能稳定、控制简单的永磁吸头新型排种元件，设计了一种新型永磁吸头 板式精密排种器，组建了精密播种生产线，开展了控制系统软硬件设计研究。 在控制系统技术研究方面：播种生产线控制系统采用D V P 4 0 E S 型P L C 及 L I D 5 1 X B + 单片机相互配合的形式实现对精密播种生产线的动作控制。在生产 线穴盘输送各个阶段及压穴动作部分采用D V P - 4 0 E S 型P L C 进行

3、控制，在分析 本部分控制要求的基础上，设计了P L C 控制系统接线图、梯形图，制定了I O 分配表：在精密播种阶段选用两个步进电机分别驱动充种及播种过程，在对步进 电机驱动形式和加减速运动规律研究的基础上，为保证步进电机按照设定的加减 速规律运动，采用L I D 5 1 X B + 单片机对播种部分充种、播种步进电机运行规律 进行控制，设计了单片机控制系统的传感器检测电路、步进电机驱动电路和故障 报警电路，采用汇编语言编制了控制系统程序，另外，为保证系统安全可靠，又 从软、硬件两个方面对控制系统进行抗干扰设计，完成了永磁吸头板式精密播种 生产线自动控制系统的设计。 在性能试验研究方面：通过实验分析得到充种位置角、充种步进电机、播种 步进电机运行规律是精密播种生产线播种过程中对单粒率、重播率和漏播率影响 的主要因素。为提高生产线排种性能，对步进电机运行速度曲线进行仿真优化， 使加减速度曲线平滑、流畅，消弱电机瞬时速度变化带来的冲击振动，优化完成 后进行样机试验。结果表明，在充种板位置角为1 1 0 0 ，充种电机驱动种箱速度 在0 0 8 m s ，播种电机驱动翻板角速度在0 5 2

4、r a d s 时，精密生产线单粒率，重播 率，漏播率最优，此时其值以此为9 0 2 7 7 8 ，4 6 8 7 5 ，5 0 3 4 7 ，播种效率为 每小时2 5 7 盘左右，播种效率有了显著提高，满足了精密播种要求。 关键字：精密播种生产线；P L C ；单片机；步进电机运行规律；自动控制 磁吸板式精密播种生产线自动控制系统设计与研究 n 江苏大学硕士学位论文 A b s t r a c t P r e c i s i o ns e e d i n ga sa na d v a n c e dc u l t i v a t i o nm e t h o d sh a v em a n ya d v a n t a g e s ， f o re x a m p l e ，s a v i n gs e e d s ，r e d u c et h i n n i n gw o r k l o a d ，i n c r e a s ee f f i d e n c ya n do t h e r s l i k eS Oo n D e s i g nh i g h p r e c i

5、s i o n ，h i g h - s p e e dp l a n t i n ge q u i p m e n ti su r g e n t l yn e e d e d t or e s o l v e F o re l e c t r o m a g n e t i cs e e d i n gd e v i c ew i l lg i v eS Om u c hr a d i a t i o na n da l s o h a v eb i gd i m e n s i o n ，h i g hl e v e lo fm a g n e t i cc o a t e ds e e d sw e r eu s e d ，t h eh a r d w a r e r e q u i r e sap o w e rs u p p l ya n dc o m p l e xc o n t r o ls y s t e m O nt h eo t h e rs i d e ，s m a l ls i z e ， s t a b l em a g n e t i cf i e l d

6、 ，e a s yt oc o n t r o lp e r m a n e n tm a g n e tt i pw a ss e l e c t e d 弱n e wr o w c o m p o n e n t s T h i st o p i cd e s i g n e dan e wt y p eo fp e r m a n e n tm a g n e tt i pp l a t ep r e c i s i o n p l a n t i n gp r o d u c t i o nl i n e T h ep r e c i s i o np l a n t i n gp r o d u c t i o nl i n e Sc o n t r o ls y s t e ma l s o h a v eb e e ns t u d i e di nb o t ho fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e I nc o n t r o ls y s t e mt e c h n o l o g yr e s e a r c h ：D V

7、P 4 0 E SP L Ca n dL I D - 51 X B + m i c r o c o n t r o l l e rw e r eu s e dt oc o n t r o lt h ep r o d u c t i o nl i n e ，t h eo p e r a t i o n a lp h a s ea b o u t p l u g sd e l i v e r ya n dt h ea c t i o no fp r e s s u r ep o i n t sw e r ec o n t r o l l e db yD V P - 4 0 E SP L C ， t h eP L Cc o n t r o ls y s t e m ! Sw i r i n gd i a g r a m 。t r a p e z e - f o r ma n dI | 0a l l o c a t i o nt a b l e w e r eg i v i n go u t ；I nt h es e e d i n gs t a g e ，t w os t e p p i n

8、 gm o t o r sw e r eu s e dt od r i v e d e e d - f i l l i n ga c t i o na n ds e e d p l a n t i n ga c t i o n ，j u s tb e c a u s eo f P L Cc a nn o tb e c o n v e n i e n t l yc o n t r o lt h es t e p p i n gm o t o r sa c t i o ni na c c o r d a n c ew i t ht h es e tc u r v e s ， L I D 51 - X B + m i c r o c o n t r o l l e rW a su s e di nt h e s ep r o c e s s e s w ed e s i g na n dd e v e l o p t h es e n s o rd e t e c t i n ge l e c t r o - c i r c u i t ，m a l f u n c t i o ng i v

9、 e sa na l a r me l e c t r o - c i r c u i t ， o r g a n i z es y s t e m i cs o f t w a r ep r o c e d u r ea d o p t i n ga s s e m b l el a n g u a g e ，勰t h ec o n t r o l s y s t e md e s i g nw a sc o m p l e t e d ，a d o p tm e a s u r e f r o ms o f t w a r ea n dh a r d w a r et o a d v a n c es y s t e m i cc a p a c i t yo fa n t i - j a m m i n g ，i nt h i sw a yw ec o m p l e t e dt h ed e s i g no f t h es e e d i n gp r o d u c t i o nl i n ea u t o m a t i cc o n t r o ls y s t e m I nt h ea s p e c to fp e r f o r m a n c et e s t ：T h r o u g ht h ea n a l y s i so fe x p e r i m e n ta b o u t p r e c i s i o ns e e d i n gp r o d u c t i o nl i n e Ss o w i n ga c t i o n ，w ek n o wt h a ts e e d f i l l i n gp o s i t i o n a n g l e ，v e l o c i t yo fs e e d f i l l i n gs t e p p i n gm o t o r ，v e l o c i t yo fs e e d s o w i n gs t e p p i n gm o t o r w o u l dm a k ee f f e c to ns i n g l er a t e ，c a v i

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