一种基于PLC控制的大豆播种机播量调节装置及方法与流程

本发明属于大豆播种技术领域，尤其涉及一种基于plc控制的大豆播种机播量调节装置及方法。

背景技术：

我国是一个农业大国，几千年来传统的播种方式沿袭至今。传统的播种方法虽然在一定程度上为农户提供了便利，但同时该播种方法也存在一些缺点，首先全靠人工调节，占用劳动力，并且经常会出现调节不及时的情况；其次不能准确定量的进行播种，浪费种子，也不符合当今精细农业的要求。

播种量调节需要占用大量的人力、物力和时间，会造成种子的浪费，同时影响大豆种子品质和发芽率。现有播种调节设备种类很多，但都需要人工手动操作，操作复杂，存在占用大量的人力和时间，播种不均匀等缺点。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种使用效果好的基于plc控制的大豆播种机播量调节装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种基于plc控制的大豆播种机播量调节装置，播种机上设有地轮和排种器，排种器包括排种轴，包括plc控制器、无级变速箱和固定于无级变速箱上的直流伺服电机；直流伺服电机的输出轴与无级变速箱的调节手柄调节轴通过膜片式联轴器同轴传动连接；无机变速箱的动力输入轴与播种机的地轮链传动连接，无级变速箱的动力输出轴上与播种机的排种轴链传动连接；同时，无机变速箱的动力输出轴上设有旋转编码器，旋转编码器的信号输出端连接plc控制器的输入端，plc控制器的输出端输出信号控制伺服电机的转动。

旋转编码器包括连接轴和壳体，旋转编码器的连接轴上设有锁套，锁套与无级变速箱的动力输出轴同轴连接；旋转编码器的壳体与无级变速箱固连。

旋转编码器的壳体依次通过第一安装架和第二安装架与无级变速箱连接。

旋转编码器的壳体与第一安装架通过连接螺钉连接；第一安装架和第二安装架通过定位螺钉连接，第二安装架与无级变速箱焊接。

第一安装架包括两个相互平行的第一安装板，其中一个第一安装板连接旋转编码器，另外一个第一安装板连接第二安装板；在两个第一安装板之间连接有连接件。

连接件包括两个相连的弧形板，两个弧形板开口方向相反，两个弧形板的端部分别连接两个第一安装板；两个第一安装板和两个弧形板材质均为弹性钢板。

第二安装架包括两个垂直相连的第二安装板，其中一个第二安装板与第一安装架螺接，另外一个第二安装板上垂直连接有焊接板，焊接板与无级变速箱焊接。

直流伺服电机与无级变速箱通过电机固定架连接。

电机固定架包括两个相互平行的侧板和与两个侧板垂直连接的连接板；其中一个侧板通过紧固螺钉连接无级变速箱，另外一个侧板通过螺栓连接直流伺服电机。

一种利用上述装置进行的基于plc控制的大豆播种机播量调节方法，依次包括如下步骤：

（1）直流伺服电机处于复位状态，此时无极变速箱的传动比为无穷大；

（2）通过键盘输入需要的株距，plc控制器运算出无级变速箱需要旋转的角度，plc控制器输出信号通过膜片式联轴器带动调节手柄调节轴旋转，调节无极变速箱到达合适的传动比；其中，株距与无级变速箱需要旋转的角度之间的关系为：

y=0.000000001103969x⁶-0.000000872555058x⁵+0.000284307505054x⁴-0.049518771205159x³+5.00508999615901x²-298.265760455065x+10578.709211617；

其中，y为无级变速箱需要旋转的角度；x为株距；

（3）开始作业，旋转编码器实时检查无级变速箱的转速，当检测到转速变化时，plc控制器输出信号控制直流伺服电机旋转；当动力输出轴的转速达到额定转速时，直流伺服电机停止旋转；

（4）在播种机行进过程中根据工况实时调节株距或者亩播量。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：（1）本发明所述的基于plc控制的大豆播种机播量调节装置，可以根据无级变速箱的动力输出轴的转速利用伺服电机调整无级变速箱的转速，调节可靠，降低了工人的劳动强度，同时保证了播种的均匀性，进而保证了播种质量。（2）旋转编码器的壳体依次通过第一安装架和第二安装架与无级变速箱连接，连接稳定，具有较好的灵活性。（3）所述的连接件包括两个相连的弧形板，连接可靠，同时具有弹性，应力分布均匀，极大降低了振动对旋转编码器的影响。（4）所述的第二安装架实现了第二安装架和无级变速箱的焊接，工作过程中具有弹性，可以降低振动对旋转编码器的影响。（5）直流伺服电机与无级变速箱通过电机固定架连接，连接方便，易于拆卸。（6）所述的电机固定架实现了直流伺服电机和无级变速箱的连接，实现方便，连接稳定性高。（7）本发明所述的方法步骤紧凑，通过检测无级变速箱的转速利用直流伺服电机实现无级变速箱的动力输出轴的转速的调整实现方便，同时保证了播种的可控性和可调节性，也保证了播种过程中种子间距的可控，实现方便。

附图说明

图1为本发明所述装置结构示意图；

图2为图1立体图；

图3为电机安装架结构示意图；

图4为第一安装架结构示意图；

图5为第二安装架结构示意图。

具体实施方式

播种机为现有技术，在现有的播种机上设有地轮和排种器，排种器包括排种轴，排种轴转动，从而实现排种。

如图1~5所示，一种基于plc控制的大豆播种机播量调节装置，包括plc控制器、无级变速箱1和固定于无级变速箱1上的直流伺服电机2。

其中，直流伺服电机2固定于无级变速箱1上，其中，固定方式为：直流伺服电机2与无级变速箱1通过电机固定架14连接。其中，电机固定架14包括两个相互平行的侧板141和与两个侧板141垂直连接的连接板142；其中一个侧板141通过紧固螺钉7连接无级变速箱1，另外一个侧板141通过m5的螺栓8连接直流伺服电机2；两个侧板141上均设有穿孔143，从而实现无机变速箱的调节手柄调节轴4以及直流伺服电机2的输出轴6的穿过。

直流伺服电机2的输出轴6与无级变速箱1的调节手柄调节轴4通过膜片式联轴器5同轴传动连接，从而通过直流伺服电机2的输出轴6可以对无级变速箱1的传动比进行调节。

无机变速箱的动力输入轴与播种机的地轮链传动连接，连接方式为：可以通过链轮连接。

无级变速箱1的动力输出轴上与播种机的排种轴链传动连接，连接方式也可以选用链轮，当然也可以选用传动皮带。

为了便于控制，在无机变速箱的动力输出轴上设有旋转编码器3，旋转编码器3的信号输出端连接plc控制器的输入端，plc控制器的输出端输出信号控制伺服电机的转动。通过plc控制器控制伺服电机的转动为成熟的现有技术。

旋转编码器3市售产品，旋转编码器3包括连接轴和壳体，旋转编码器3的连接轴上设有锁套，锁套与无级变速箱1的动力输出轴同轴连接；旋转编码器3的壳体与无级变速箱1固连。其中，旋转编码器3的壳体依次通过第一安装架10和第二安装架11与无级变速箱1连接。旋转编码器3的壳体与第一安装架10通过连接螺钉12连接；第一安装架10和第二安装架11通过定位螺钉13连接，第二安装架11与无级变速箱1焊接。

其中，第一安装架10包括两个相互平行的第一安装板101，其中一个第一安装板101连接旋转编码器3，该第一安装板101上设有连接孔103，连接螺钉12穿设于连接孔103中；另外一个第一安装板101连接第二安装板111，该第二安装板111上设有第一调节长孔104，定位螺钉13穿设于第一调节长孔104中。

在两个第一安装板101之间连接有连接件，连接件包括两个相连的弧形板102，两个弧形板102开口方向相反，两个弧形板102的端部分别连接两个第一安装板101；两个第一安装板101和两个弧形板102材质均为弹性钢板。

第二安装架11包括两个垂直相连的第二安装板111，其中一个第二安装板111与第一安装架10螺接，在该第二安装板111上设有第二调节长孔113，定位螺钉13从第一调节长孔104中穿过，并贯穿该第二调节长孔113设置。在另外一个第二安装板111上垂直连接有焊接板112，焊接板112与无级变速箱1焊接。

一种上述装置进行的基于plc控制的大豆播种机播量调节方法，依次包括如下步骤：

（1）直流伺服电机处于复位状态，此时无极变速箱的传动比为无穷大；

（2）通过键盘输入需要的株距，plc控制器得出无级变速箱需要旋转的角度，plc控制器输出信号通过膜片式联轴器带动调节手柄调节轴旋转，调节无极变速箱到达合适的传动比；其中，株距与无级变速箱需要旋转的角度之间的关系为：

y=0.000000001103969x⁶-0.000000872555058x⁵+0.000284307505054x⁴-0.049518771205159x³+5.00508999615901x²-298.265760455065x+10578.709211617；

其中，y为无级变速箱需要旋转的角度；x为株距；

（3）开始作业，旋转编码器实时检查无级变速箱的转速，当检测到转速变化时，plc控制器输出信号控制直流伺服电机旋转；当动力输出轴的转速达到额定转速时，直流伺服电机停止旋转；

（4）在播种机行进过程中根据工况实时调节株距或者亩播量。

本发明所述的装置和方法可以实现播种机播种量的自动调节，调节准确，降低了工人的劳动强度，保证了植物的均匀播种。