播种实验台测控系统开发.docx

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一、前言

人类社会进入了信息时代，作为信息获取、测量、控制、监视与显示的测控系统，无疑是一种极其重要的信息控制工具，受到广泛重视。随着计算机技术、电子技术与自动化技术的快速发展，基于PC与单片机、PC与智能仪器、PC与PLC、PC与PCI数据采集卡、PC与USB数据采集模块、PC与分布式I/0模块、PC与CAN总线模块、PC与无线数据传输模块、PC与GSM短信模块、虚拟仪器以及Internet网络等组成的测控系统应用范围涉及国民生产的各行各业。由于现代信息和测控技术在农业中的应用，精细农业近十年来在世界范围内引起了越来越广泛的注意。

播种作业是农业生产中最基本最重要的一环，目前大多数播种方式仍采用撒播和条播，单位产量较低，精密播种技术是播种技术的一个重要发展方向。精密播种不仅可以节约种子，节省工时，有利于田间管理，而且能使种植作物时所需的资源(如种、肥、水)得到充分的利用，从而能大大提高作物的产量。播种机是执行播种作业的主要机具，其性能好坏直接关系到农作物的生产和产量。而排种器是播种机上的关键部分，它的性能的好坏直接决定了播种机的性能好坏，因此在播种机的设计和实验过程中对排种器性能进行充分的实验和检测，是保证播种机质量的重要一环。

在我国，精密播种技术是农业部大力推广节本增效工程技术的主要内容之一，所以国内外对精密播种机特别是排种器的研究方兴未艾。在排种器的设计和试验过程中，排种器实验台是不可缺少的试验设备，其中实验台排种器的转速是排种器设计的主要参数之一，速度调节是排种器实验台的主要功能。

排种器在国内的发展趋势主要有以下几个方面：

1、加强所有产品结构参数的优化和改进设计；

2、重视破碎机理的试验研究；

3、开展可靠性试验分析，注意室内台架试验研究和计算机模拟和仿真研究；

4、采用各种先进的监视和检测装置；

5、提高精密排种器的转速以适用高速作业；

6、加强产品性能检测和质量监督工作。

可编程自动化控制器(PAC)凭借兼顾IPC和PLC优势的特点，在短短的几年时间，PAC已经取得了非常迅猛的发展。很多国际自动化巨头也介入了这个领域，PAC也逐渐成为了很多客户在组建自动化系统的时候必然考虑的解决方案。采用ioProject或PACProject软件与opto22公司硬件产品相结合组成的PAC测控系统对排种器各参数进行检测是进行精密排种器研究的不错选择。

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二、试验台主要工作部件参数设计

2.1种床长度的确定

考虑到本排种器试验台采用机器视觉方法测得粒距，试验中可进行不问断的测量、实时采集、处理图像和存储数据。试验标准上必须1次连续测得超过250个粒距样本的要求，一段很短的种床带就可以满足。然而，有时希望还能从种床带上直观地观察一小段排种实况，而种床带刹车后还会运行一段距离。基于以上两个方面，把种床带有效长度定为10m较合适。该种床带周长20.83m、宽0.7m、厚0.04m。

2.2种床带前进速度的确定

当前，国内外的中耕作物精播机作业速度一般都在5-8km/h左右，部分先进的气力式播种机可达10-12km/h。一般说来，速度超过10km/h,播种质量就有明显下降的趋势，且试验标准要求，播种机试验前进速度为1.0—3m/s(3.6一10.8km/h)。排种器试验台的设计，除了满足现有播种机的实际速度要求之外，还应提高其测试范围，从而种床带前进速度确定为1.5-14km/h。

2.3排种盘转速的调整范围

从现有国内外先进的中耕作物精播机的作业速度来看，其前进速度在12km/h时，则对应的排种盘转速一般在20～200r/min之间。所以，本试验台排种盘转速调试范围为15～300r/min。

2.4种床带传送装置驱动电机功率的确定

从结构上看，本排种器试验台的种床带传送装置是属于皮带输送机，其背面设计了突起肋条限制跑偏，并配有张紧和托辊装置。工作时，种床带处于匀速滑动状态，因此可粗略计算驱动种床带传送装置平移运动所做的功，来确定驱动电机功率。

计算电机额定转矩

(1)运动中滚筒所需的驱动扭力F为

F=9.80665G×f=388.83N(1-1)式中G——种床带总质量，G=61kg:f——橡胶带与钢的动摩擦系数，f=0.65。

(2)滚筒的驱动转矩M?为

M?=F×R=55.4Nm

式中R-滚筒半径，R=0.1425m。

(3)电机的额定转矩M。为

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M。=M?/i=27.70N·m