一种基于PLC控制技术的穴盘播种装置的设计

苗杰

摘要：在蔬菜秧苗移栽过程中，蔬菜播种育苗是蔬菜生产过程中一个重要技术环节。人工进行穴盘育苗播种过程中，效率低、劳动强度大、费时、技术性强。传统育秧装置采用大量机械传动依靠人工调节播量和速度等参数，限制了育秧可靠性。本文介绍了一种基于PLC控制技术的穴盘育秧播种装置研发设计过程，利用PLC作为控制机构，传感器、步进电机和汽缸作为输入输出装置，大大提升了育秧环节的精确度，降低了漏播率。

关键词：PLC；穴盘育秧机；穴盘播种；电动机

中图分类号：S2232文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.008

0引言

在蔬菜秧苗移栽过程中，蔬菜播种育苗是蔬菜生产过程中一个重要技术环节，是一项劳动强度大、费时、技术性强的工作。人工育苗技术靠经验，技术失误多，并且单凭经验育苗很难掌握和推广。穴盘育苗机可大大提高育秧效率，其中穴盘播种装置是育秧机的核心结构。传统机具大都采用机械式播种，即依靠一定的机械传动原理实现播种动作，优点是结构简单，造价便宜，但播种可靠性差，不均匀，漏播率高[1]。

PLC控制系统（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，通过编程可替代大量逻辑硬件。育秧播种工作逻辑清晰，工作频率和工况符合PLC使用要求。

本文设计研发了一种以气吸播种为原理，以穴盘播种为农艺基础，采用PLC控制系统对气动及电气系统进行自动控制，实现蔬菜籽粒一穴一粒播种的穴盘播种装置。提高了播种效率，降低了漏播率，同时可方便调节播种参数，无需对硬件进行改动。

1穴盘播种装置总体结构

穴盘播种装置由PLC控制装置、调速电机传送带、步进电机压穴装置、光电传感器、霍尔传感器、气动播种装置六部分组成，示意图如图1所示。

工作时，将穴盘放在传送带左端，光电感应器感应到穴盘后PLC启动传送带电机，穴盘传送到穴盘压穴装置附近的传感器位置时，PLC控制压穴步进电机按预设方向和频率工作，通过连杆机构带动压穴端对穴盘中的基质进行压穴动作。穴盘继续传送至气动播种装置时，光电传感器将信号输入至PLC，后者按照预定逻辑程序启动汽缸电磁阀和真空发生器，吸种针将种盘内种子吸附后依靠汽缸伸缩动作将种子运送到图1中虚线位置，PLC程序此时凭借霍尔传感器位置信号关闭真空发生器，种子完成播种动作。最后复位进行下一行穴盘播种。

由此可见，除了PLC控制装置外，其余结构基本为传统机械和电气装置，实现较简单装置核心和关键技术为PLC控制装置的设计。

2PLC控制装置设计

2.1PLC选型

选型时需考虑I/O接口数量，输入输出形式、内存大小以及扫描频率。本设计由于控制选项相对不多，且频率要求不高，因此结合市场通用性选择西门子S7-200系列PLC，CPU型号为224XP。其具有14个输入点和10个输出点，其中包括两个输入模拟量和一个输出模拟量，具体参数可查阅官方手册。

2.2控制系统逻辑流程

根据装置工作流程和PLC控制功能，制定如图2所示流程图。

2.3PLC控制系统程序代码

西门子S7-200系列，利用西门子STEP7软件来进行程序编写、上传和下载。根据控制流程，编写控制梯形图和STL代码。部分代码如下：

最后根据官方手册进行硬件连接，将PLC与光电传感器、继电器以及步进电机驱动模块连接，即完成了整个播种装置软硬件的设置[2、3]。

3结束语

本文利用PLC控制技术，减化了机具的结构，减少了传动件，避免了大量机械设计工作量。同时利用PLC可编程控制器，将播种量调节变为程序调节，只需改变程序参数即可，方便快速。同时多组传感器的使用减少了人工量和需调节量，做到了育秧的工厂化和自动化。由于PLC系统故障率低，结构紧凑，易于维护，可代替传统机械育秧播种装置。

参考文献：

[1]林金祥. 2BX-600型水稻穴盘育秧播种机的研制[J]. 机电技术， 2005， 28（1）：55.

[2]王丽平，陈光伟. 基于S7-200PLC的伺服电机位置控制系统[J]. 科技创新与应用， 2016（7）：65.

[3]西門子（中国）有限公司. 深入浅出西门子S7-200 SMART PLC[M].北京：航空航天大学出版社， 2015.endprint