PLC控制技術在農(nóng)業(yè)收獲機械上的應用

陳恒峰　盛會　郭輝　劉宇　李靜松

摘要：電子產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)機械領域廣泛應用，使農(nóng)業(yè)收獲機械逐漸向數(shù)字化、電子化、信息化方面發(fā)展。分析PLC技術在農(nóng)業(yè)收獲機械智能控制方面的應用現(xiàn)狀，分析應用中存在的主要問題，提出改進意見，旨在為PLC技術在農(nóng)業(yè)收獲機械上的進一步應用提供參考。

關鍵詞：PLC；收獲機械；應用；智能化

中圖分類號：S225 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）03-0045-02

近年來，城市不斷大量占用農(nóng)業(yè)用地與人均耕地資源日益減少的矛盾不斷激化，對農(nóng)業(yè)發(fā)展提出來更加嚴峻的要求，要求我國農(nóng)業(yè)必須向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的方面發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，電子信息技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術不斷結(jié)合，農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)代化水平不斷提高。農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化的發(fā)展，對我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展起巨大推動作用。在農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)收獲機械的發(fā)展速度始終高于其他農(nóng)業(yè)機械，使之成為農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化的代表。PLC控制技術與農(nóng)業(yè)收獲機械結(jié)合，是電子信息技術與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術的結(jié)合典范。

1 PLC基本結(jié)構(gòu)及原理

PLC技術是一種自動化控制技術與計算機技術相互結(jié)合的電子產(chǎn)品。這種產(chǎn)品不僅可以進行程序編寫、儲存、內(nèi)部邏輯運算，還可以通過外部數(shù)據(jù)鏈傳輸對機械設備上的電子元器件生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，全面提升機械設備自動化程度。

PLC技術主要由電源、存儲器、輸出輸入數(shù)據(jù)鏈接口、內(nèi)部編程器、外部擴展槽5部分組成，通過數(shù)據(jù)鏈和電源將需要控制的各個零部件有機組合起來，在系統(tǒng)上形成一個有機整體；根據(jù)外部控制設備的特點制定相應控制方案，形成整體、精干、準確的動作程序，進而完成對農(nóng)業(yè)收獲機械的控制。

PLC工作順序是一個閉式循環(huán)的工作回路：外部定位點測量輸入量→PLC程序邏輯運算→輸出控制程序→外部定位點測量輸入量。外部定位點測量輸入量：外部各個控制點的限位開關信號、傳感器的數(shù)字或模擬信號、通信停止信號等均可以作為輸入量；PLC程序邏輯運算：輸入信號進入PLC，由存儲器中預先編存的控制程序?qū)π畔⑦M行處理；輸出控制程序：將經(jīng)過PLC處理的控制程序通過外部連接數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)叫枰獎幼鞯碾娖?，對其進行控制。

2 PLC技術在農(nóng)業(yè)收獲機械上的應用

隨著電子技術的快速發(fā)展，利用電子控制技術的農(nóng)業(yè)收獲機械越來越受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者青睞。尤其是進入21世紀后，快速發(fā)展的PLC技術備受使用者歡迎，它相對于傳統(tǒng)電子控制模塊單片機，具有高可靠性、強通用性、強大抗干擾能力、方便維護性，能夠更好的適應田間復雜作業(yè)環(huán)境。

PLC工作優(yōu)點可以歸納為：1） PLC有內(nèi)部編程器，方便程序編寫與修改；采用插件式結(jié)構(gòu)，可以使農(nóng)業(yè)收獲機械在田間工作過程中修改程序。2） PLC裝置可靠性強大的抗干擾能力。3） 質(zhì)量輕便、體積小巧、能量消耗低。4） PLC裝置已形成標準化生產(chǎn)，硬件配套比較齊全，功能趨于完善，適用性與通用性強，成本低。5） 控制檢測數(shù)據(jù)可以直接連接計算機進行運算，控制程序編輯容易掌握，便于操縱。6） PLC系統(tǒng)設計難度小、安裝方便、調(diào)試工作量小、使用維護方便，容易進行系統(tǒng)改造。 7） PLC裝置存儲器擴展空間大，擴展、升級系統(tǒng)時改變最小。

在農(nóng)業(yè)收獲機械中，PLC技術主要用于液壓工作系統(tǒng)的電子控制部分，通過編程控制液壓系統(tǒng)的各個工作元器件，完成農(nóng)產(chǎn)品收獲與分級。紐荷蘭生產(chǎn)的自走式葡萄收獲機，用PLC對液壓系統(tǒng)進行控制，通過對葡萄藤進行振動使成熟葡萄掉入采箱，實現(xiàn)不傷害葡萄樹的精確控制；用控制液壓系統(tǒng)的輸送裝置完成葡萄采集、運輸。意大利生產(chǎn)的MTS全自動番茄收獲機，通過PLC編程同時完成番茄砍秧撿拾、搬運、挑選、裝車工作，是農(nóng)業(yè)收獲機械中的代表機型。

3 PLC技術在農(nóng)業(yè)收獲機械應用中存在的問題

3.1 存在的問題

3.1.1 新電子科技應用重視度不夠 PLC技術應用于農(nóng)業(yè)收獲機械控制系統(tǒng)中時，以輸出程序方式控制元器件動作，要求研究人員具要較高的電子工程專業(yè)知識。一些設計人員缺乏過硬的專業(yè)知識，無法對PLC系統(tǒng)進行細致、深入研究，使機械智能化控制技術無法得到廣泛應用。

3.1.2 資金投入不足 PLC技術屬于高新技術，需要大量資金與精密實驗儀器設備作保障。目前，我國在該方面的技術支扶持性投入遠遠不足，未形成企業(yè)與高校聯(lián)盟式發(fā)展，導致高校新技術實用成果轉(zhuǎn)化效率低下，企業(yè)產(chǎn)品性能、自動化、數(shù)字化、智能化程度無法實現(xiàn)突破性發(fā)展。

3.1.3 研究與實際應用嚴重脫節(jié) 相對于發(fā)達國家，我國的農(nóng)業(yè)收獲機械智能化水平低、信息化程度不高、技術更新緩慢、實際使用性差，在很大程度上制約農(nóng)業(yè)收獲機械生產(chǎn)效率與綜合效能發(fā)揮。簡單地說，就是先進技術研究與實際應用嚴重脫節(jié)，研究成果無法轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力，或研究方向偏離實際需求目標。

3.2 對策

1） 提高收獲機械從業(yè)人員的操作水平；2） 加大國家對收獲機械生產(chǎn)公司的經(jīng)濟性支持力度；3） 農(nóng)業(yè)收獲機械公司與對口高校結(jié)成創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟，使理論與實際結(jié)合，提高科技成果轉(zhuǎn)化效率，開發(fā)適用性強、可靠性高的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)機械領域廣泛應用，改變傳統(tǒng)收獲機械使用方法勢在必行。PLC控制技術是智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是推動農(nóng)業(yè)收獲機械向智能化發(fā)展的技術動力源，將其與農(nóng)業(yè)收獲技術緊密結(jié)合起來，使農(nóng)業(yè)收獲機械逐漸由純機械操作向數(shù)字化、電子化、信息化、智能化控制方面發(fā)展，是新時代農(nóng)業(yè)收獲機械發(fā)展的主要方向。