櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：水果去把機(jī)的出現(xiàn)為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了極大地便利，為了進(jìn)一步增強(qiáng)去把的效果，設(shè)計(jì)櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)去把控制器，關(guān)聯(lián)總控旋轉(zhuǎn)電源，實(shí)現(xiàn)櫻桃去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì);進(jìn)行管理總控制模塊的設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)處理庫，便于使用者對(duì)櫻桃去把情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢。系統(tǒng)測試結(jié)果表明：對(duì)于不同數(shù)量的櫻桃，實(shí)際去把完成率均在95%以上，表明系統(tǒng)對(duì)櫻桃的去把控制效果較好，具有一定的可靠性。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;膠輥旋轉(zhuǎn);櫻桃去把機(jī)

0引言

自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)種植、采集、水果去把等方面都發(fā)揮了極大的作用[1]。為了確保水果的外觀保持最佳，或者為了便于制作罐頭，一些果農(nóng)會(huì)選擇在采摘完畢之后，將水果的把去掉，避免造成水果損壞的現(xiàn)象。尤其是櫻桃這一類的水果，更加容易發(fā)生損壞，去把操作后在一定程度上是可以減少突發(fā)成本的增加的[2]。在去把工作的初期，一般是采用人工的方式來進(jìn)行去把的，雖然也是可以達(dá)到預(yù)期的目的，但是效率十分低，并且極容易造成櫻桃外部的損壞，形成更多的壞果[3]。出現(xiàn)自動(dòng)化的控制設(shè)備后，在此設(shè)備的輔助下，去把的效率有了明顯的提升，但是由于技術(shù)的不夠完整，在實(shí)際應(yīng)用的過程中還是會(huì)存在一些問題和缺陷，導(dǎo)致去把結(jié)果不佳。膠輥是最近幾年較為常見的一種工業(yè)制造材料，主要是以部分的金屬或者其他類似于金屬的材料為芯，在金屬的外部覆蓋一層橡膠經(jīng)硫化材料而最終形成的輥狀制品。膠輥旋轉(zhuǎn)去把機(jī)是當(dāng)前去把質(zhì)量相對(duì)較好的機(jī)器，將其與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，便可以設(shè)計(jì)出更加靈活多樣化的去把控制系統(tǒng)[4]。因此，對(duì)櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在新的農(nóng)業(yè)發(fā)展背景之下，通過多元化的技術(shù)以及精密的邏輯控制器，來進(jìn)一步提升總體的去把效率，以此推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展邁入一個(gè)新的發(fā)展臺(tái)階。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)之前，需要先對(duì)相關(guān)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，最為重要的是去把控制器以及總控旋轉(zhuǎn)電源設(shè)計(jì)。去把控制器主要分為PLC去把基礎(chǔ)，模塊、獨(dú)立控制模塊、CPLI、PC/PCL聯(lián)接區(qū)域以及去把頻率控制模塊[5]。每一個(gè)處理模塊在去把的過程中都是相互獨(dú)立的，但是一定程度上也存在著部分聯(lián)系。在系統(tǒng)的自動(dòng)化控制電路中安裝驅(qū)動(dòng)器，選擇西門子300系列PCL作為整個(gè)系統(tǒng)的總控制器[6]。在驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置5個(gè)去把端口，并將其分別與電抗器、分揀器關(guān)聯(lián)。將總控制器與核心CPU相連，對(duì)2個(gè)電磁閥通斷以及電動(dòng)分離調(diào)動(dòng)泵調(diào)作出行管理與控制。計(jì)算櫻桃去把的處理控制范圍，具體如下公式1所示：

公式1中：G表示櫻桃去把的處理控制范圍，D表示控制運(yùn)行壓力，δ表示應(yīng)用層級(jí)比值。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的櫻桃去把的處理控制范圍。將其設(shè)定在總控制器之中，完成設(shè)計(jì)。接下來是總控旋轉(zhuǎn)電源的設(shè)計(jì)。此電源通常是在櫻桃去把的過程中開啟的，它會(huì)穩(wěn)定櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)得到頻率和壓力，并且采集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，以此來完成穩(wěn)定高效的去把操作控制，形成一個(gè)完整而又全面的櫻桃去把硬件系統(tǒng)。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在完成硬件設(shè)計(jì)之后，接下來，依據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)軟件作出設(shè)計(jì)。將櫻桃去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)定成一個(gè)管理總控制模塊，并下設(shè)不同的控制區(qū)域，分別為信息傳輸區(qū)域、總控區(qū)域、分控區(qū)域、分離區(qū)域以及內(nèi)部控制管理軟件等。首先，需要對(duì)去把的指令傳輸信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，具體如下公式2所示：

公式2中：K表示去把指令傳輸信號(hào)，B表示去把的距離，E表示留用長度。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的去把指令傳輸信號(hào)。將其添加在系統(tǒng)的控制區(qū)域之中，并將其與其他的操控系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，完成自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一體化設(shè)置。

櫻桃去把系統(tǒng)還存在部分的處理系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的模塊均與軟件有著較大的關(guān)聯(lián)。主傳動(dòng)部分與軟件的主控區(qū)域相連，通過更改調(diào)整不同功能的指令協(xié)議，來完成串桿鏈帶、去把膠輥、帶把膠輥、模具鏈等幾部分的并行實(shí)施。將櫻桃擺正，在運(yùn)行的過程中將其壓緊在連桿與膠輥之間。毛刷部分與預(yù)處理控區(qū)相連，利用分離功能將不同大小的果實(shí)分離開來，在軟件中設(shè)置相應(yīng)的掃果分離蒂把標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)櫻桃的表面作出處理，完成設(shè)計(jì)。最終是出料部分，它與處理管控區(qū)域是關(guān)聯(lián)的，用以將去把完成的櫻桃果實(shí)自動(dòng)篩選分離，裝箱待售。完成去把之后，跳轉(zhuǎn)清潔控制區(qū)域，對(duì)去把架體以及分離框架進(jìn)行清洗，確認(rèn)設(shè)備的實(shí)際情況，延長其使用壽命。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理庫的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)系統(tǒng)的日常櫻桃的去把情況進(jìn)行歸納匯總，便于相關(guān)人員查詢使用。至此，便完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

3系統(tǒng)測試

3.1測試準(zhǔn)備

本次主要對(duì)櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，搭建系統(tǒng)的測試環(huán)境，將自動(dòng)化控制的模式更改調(diào)整為多核心的控制模式，電壓為220V，控制屬性為層級(jí)去把控制測試共分為三組，每一組的櫻桃數(shù)量各不相同。驗(yàn)證其在不同數(shù)量的櫻桃下，最終的去把控制效果。進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，去把分布范圍時(shí)12.35～25.69，去把集中節(jié)點(diǎn)為6個(gè)，去把監(jiān)控范圍即為系統(tǒng)所控制的范圍，F(xiàn)CS去把頻率需要依據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行情況作出計(jì)算，具體如下公式3所示：

公式3中：H表示FCS去把頻率，β表示模糊控制系數(shù)，d表示膠輥旋轉(zhuǎn)控制系數(shù)。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的FCS去把頻率。完成參數(shù)設(shè)置之后，檢查測試系統(tǒng)以及相關(guān)的設(shè)備是否處于穩(wěn)定正常的運(yùn)行狀態(tài)，并且確保不存在影響最終測試結(jié)果的外部因素，核查完畢之后，開始測試。

3.2測試過程以及結(jié)果分析

在以上所創(chuàng)建的系統(tǒng)測試背景之下，進(jìn)行測試，具體的測試過程如下圖1所示：

根據(jù)圖1中的測試，最終可以得出相應(yīng)的結(jié)果，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息作出分析討論，如下表1所示：

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，最終可以得出相應(yīng)的結(jié)論：對(duì)于不同數(shù)量的櫻桃，執(zhí)行去把指令后，最終得出的櫻桃實(shí)際去把完成率均在95%以上，表明去把效果較好，完成質(zhì)量較高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)束語

綜上所述，便是對(duì)櫻桃去把機(jī)膠輥旋轉(zhuǎn)去把自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活應(yīng)變性，并且在去把的過程中，膠輥旋轉(zhuǎn)機(jī)器會(huì)對(duì)櫻桃作出保護(hù)，最大程度地減少壞果率。不僅如此，自動(dòng)化控制系統(tǒng)除了去把功能，還添加了許多新的功能，進(jìn)一步擴(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，將櫻桃去把的整個(gè)過程更為緊密地聯(lián)系在了一起，提升了整體的櫻桃去把效果。

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作者簡介：姓名：鄒剛（1972.10.23-）男，滿族，本科，高級(jí)工程師，單位：煙臺(tái)泓潤自動(dòng)化設(shè)備有限公司，研究方向：食品機(jī)械及自動(dòng)化，單位所在省份及郵編：山東省煙臺(tái)市，264001