PLC技术在农业机械电气控制装置中的应用

张潇东

摘要：近年来，尽管我国农业机械化的整体水平得到了明显提升，但实际上我国农业机械化发展仍处于初期阶段，机械化还需要人工操作才能够实现。随着现代农业的不断发展，信息技术、通信技术以及人工智能技术得以投入到农业中，农业机械开始朝着电气自动化控制方向发展。在此背景下，PLC技术的推广应用为农业机械实现电气自动化控制提供了技术支撑，极大地提升了农业机械自动化、智能化控制的整体水平，目前已基本实现了农业生产全程机械化和智能化。

关键词：PLC技术；农业机械电气；控制装置；应用

1PLC技术概述

PLC技术是随着我国自动化生产技术与机械化生产技术迅猛发展而诞生的新型计算机控制技术，PLC技术可以对当前设备运行过程中相关的状态信息进行获取并开展快速分析对比，而后基于软件系统中的编辑功能对当前设备下达相应操作指令，以此有效提高设备应用过程中的效率。PLC技术在实际应用中主要基于串联方式对计算机端口进行连接，利用多样性的软件设计，切实增强机械设备实际运行过程中功能服务多样性。

2PLC技术在农业机械电气控制装置中的具体应用

2.1PLC技术在农用拖拉机电气控制装置中的应用

2.1.1硬件设计

在硬件设计中，通常会用传感器实施检测，以PLC技术实施控制，驱动则是通过电液比例调控技术实现的，可支持液压缸响应。对于检测装置则是通过倾角和位移两种传感器实现的，其输出信号均属于一类模拟信号。装置的执行元件主要包含液压缸（4缸）以及电液比例换向阀，该换向阀可接收模拟信号。当装置在具体农业生产中出现故障，则整个系统将会面临停止运行的情况，报警装置会马上发出报警信号。若液压缸处于极限位置，而并未实现伸缩目标量，则报警装置也会对外发出警报信号，提示该系统需要马上停止运行。在该装置的设计之中，PLC居于核心位置，必须选择适宜的PLC，且其输入及输出端子应该达到16个。由于传感器输出信号均为模拟信号，所以PLC无法直接接收该信号，需要通过输入扩展单元这一间接方式对信号进行接收，可在该装置之中加设两个输入扩展单元。与此同时，因PLC输出信号属于数字信号，其无法被换向阀接收，因此，在对此装置进行设计时，还需要加设一个输出扩展单元。

2.1.2软件设计

该装置的软件系统结构主要包括信号采集和主控制两个模块，前者是对倾斜以及位移两个传感器发出的信号进行采集，后者则是对农用拖拉机运行中的车身平衡进行控制。在整个系统之中，主程序运行时利用倾角传感器对拖拉机的车身倾斜角度进行检测，并将检测结果形成信号向采集模块发送，再将信号向PLC传递，可利用PLC配置的对比单元将检测信号值与设置的标准极限值进行对比。若检测值偏小，则不会做出调节动作，若偏大则由PLC向支撑缸发出控制指令，从而完成自适应调节。通过PLC技术的应用，可以有效预防农用拖拉机出现的倾斜、颠簸等情况，实现了农用拖拉机的自动调节，提升了农用拖拉机的作业质量。

2.2PLC在农业播种机电气自动化控制装置中的应用

2.2.1控制方案设计

将PLC作为核心控制模块，根据装置的实际使用需求，在系统中设计测速模块、施水模块、报警模块、水位监测模块。程序设计方面，主要设计主程序与施水执行程序。为保证系统精准化运行，应用PLC对施水速度进行监测，并将数据信息传输到主程序中，再由主程序对数据信息进行分析，对施水模块进行调整，确保出水量具有灵活性、精准性。

2.2.2PLC自动化控制设计

PLC自动化控制主要包括输入模块、输出模块、存储器模块、处理器模块和电源模块。系统运行过程中，主要进行数据采集、执行程序命令、输出与刷新结果三项工作。首先，根据农作物的播种需求，对输入状态的数据信息进行扫描和储存。其次，在采样输入后，执行程序命令，输出数据并刷新数据。在程序命令的执行过程中，PLC可以进行“上—下”“左—右”的顺序扫描、逻辑线圈控制，以实现对系统速度、施水量的有效调节。最后，程序命令执行完毕后，PLC会自动进入数据刷新状态，并根据系统指令，对设施进行精准驱动。

2.2.3显示模块设计

显示模块主要包括测速显示、脉冲信号显示。为避免农业机械运行中出现打滑而影响数据采集精度的情况，在系统设计中将地轮与编码器进行同轴连接，确保数据采集具有精准性。结合控制方案和PLC自动化控制内容，在系统中设置8个LED设备，并将其阳极进行关联，在LED显示屏幕上显示施水控制参数、实际水位高程、故障预警信息等，以实现农业播种机运行数据信息的自动化控制。

2.3PLC技术在农用收获机电气控制装置中的应用

2.3.1硬件设计

在对转速控制进行设计时，该装置的硬件系统主要由PLC、触屏、模拟量输出模块、声光报警器以及旋转编码器等部分构成。其中，旋转编码器主要用于测量转速，触屏主要用于显示机械设备的运行状态，模拟量输出模块主要是对硬件装置的输出发挥驱动作用，也是重要的数据通路，声光报警器则是根据监测数据与设计标准的对比结果发出故障警报的一种装置。此外，该设备还配置了比例放大器、比例调速阀、液压马达以及急停按钮等硬件装置，可为该机械设备实施自动化控制提供支持。

2.3.2软件设计

该设备为了对液压马达的转速进行实时监测，将PLC输入端口与旋转编码器进行了连接。同时通过触屏可以设置转速临界值，若实际转速过大或过小，PLC都会向线性控制装置自动发送调节指令信号。通过线性控制装置对液压马达的转速进行调节，从而使番茄收获机在运行中能够自动控制并调节转速，使PLC技术的作用和功能得到全面发挥，并实现自动化收获。

2.4PLC在农业产品加工机械电气自动化控制装置中的应用

2.4.1硬件设计

结合设计，应用9个开关量输出，2个开关量输入，1个模拟量输入。设计方案选择应用继电器型PLC控制方案，以满足控制需求。硬件系统中的开关量输入选用西门子S7-200SMARTSR30；触摸屏通过RS485与PLC连接；热电偶输入扩展模块应用西门子EMAR02，两路输入；应用PT100传感器。

2.4.2软件设计

软件系统包括参数设置和流程控制两大模块。其中，参数设置主要是对产品加工时间、加工温度、电机正反转延时等参数进行设置和规定；流程控制包括温度控制和产品加工物料运行控制。在具体设计工作中，根据产品的实际加工需求，将温度控制模式确定为自动模式和人工模式。在自动模式下，根据产品加工温度要求，自动对加热开关进行控制；在人工模式下，加热开关、加工模式等均需要人工控制。

结论

综上所述，PLC技术具有抗干扰能力强、检测便捷等优点，在农业机械电气控制中应用PLC技术，不仅可以有效提升生产效率与质量，而且可以在保证农业机械稳定、安全运行方面发挥重要作用。对PLC技术在农业拖拉机自适应平衡控制装置、农业播种机电气自动化控制装置、农业收获机电气自动化控制装置、农业产品加工机械电气自动化控制装置中的应用进行了设计分析，以期为农业机械电气控制装置的可靠运行提供技术支撑。未来发展中，PLC技术的应用必将愈发深入，为农业机械电气控制的智能化、精细化发展提供助力。

参考文献：

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