剑麻收割机控制系统设计
随着农业产业化进程的推进，农业机械自动化水平的不断提高，PLC（可编程序控制器）在其中的应用也在不断增加。由于剑麻收割起来非常困难的特殊性，这就要求对其控制设备应该具有很强的抗干扰能力，而PLC控制的优点在于抗干扰能力强，可靠性强，故障率低，易于设备的扩展，开发周期短，便于维护；加之PLC控制在硬件设计中采用了光电隔离、屏蔽等技术，在软件设计中采用了信息保护、故障检测与恢复等措施，进一步提高了PLC控制系统的可靠性。本次设计基于此设计了剑麻收割机的收刀、切割等切割过程的控制，探讨了PLC控制的剑麻收割机自动切割系统的实现方案。并通过对剑麻自动切割系统工作原理的分析，初步完成电气传动部分的设计方案和PLC控制的程序流程图。关键词 PLC，剑麻收割机，抗干扰能力，自动切割
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 课题研究的任务 3
2 控制方案设计 4
2.1 剑麻收割机切割结构分析 4
2.2 剑麻收割机切割的控制方案 7
2.3 剑麻收割机切割控制要求 7
2.4 剑麻收割机切割的工作流程 7
3 硬件部分设计 8
3.1 输入输出设备的分析 8
3.2 电气控制原理图 15
4 PLC的软件设计 16
4.1 I/O点数分析 16
4.2 PLC的选择 17
4.3 I/O地址分配表 20
4.4 I/O模块接线图 21
4.5 程序设计 22
4.6 程序的调试运行 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1．1 课题研究背景
1.1.1 剑麻的介绍
剑麻是一种被普遍利用的硬质纤维的主要材料。剑麻的茎比较粗而且短，叶片没有叶柄，形态修长且呈剑形，质地较硬，密集丛生，似螺旋状排列于短茎上呈放射状成长。剑麻可广泛应用于工矿、渔业、航海、运输业、油田等行业所需的各种规格绳索的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
工，有很大的经济价值，而且剑麻的精加工产品还有很大的药用价值。剑麻适宜生长在亚热带和热带等地区，在我国，剑麻的种植规模也很大，主要的种植和生产地区集中在南部如广西、广东省等地区。经过了长期的发展，我国剑麻的种植生产规模已经越来越大，剑麻的产量高居世界第2位，市场的需求量非常大。
1.1.2 剑麻收割现状
由于剑麻自身带刺，这就增大了收割的难度。与世界上其他发达的国家相比而言，我国虽然是麻类作物的生产大国，但是收割技术还比较落后。一般普通农户目前多用人工割叶的收割方式，用割刀自下而上逐片收割，但这种收割方式不但需要大量的人力物力，而且会受到恶劣天气的影响，收割效率非常低；还有一些种植规模比较大的农户通常使用手持式剑麻收割器来收割，这类收割器由连接杆、动力装置、转速调节装置、把手、旋转刀头（一般为2片镰刀形刀片）等机构组成。使用时，旋转刀头的镰刀形刀片可将剑麻叶片割下，这种半自动的收割方式同样需要手工逐片收割且收割的效率不高。在麻类作物收割机械及控制系统研发的方面，世界上一些先进的技术在我国仍处于空白，我国麻类的收割还是用着最原始的收割方式，自动化的收割方式没有在我国麻类生产中得到很好的宣传发展，这极大地制约了我国剑麻产业的发展，如何去解决剑麻收割困难、收割效率低、收割方式单一这几个方面的问题，已成为了我们必须要攻克的难点。
1.1.3 剑麻收割的自动控制
未来我国剑麻产业的发展中，只有制作出高效率的麻类作物收割机械，才能解决剑麻收割方式单一、收割困难、收割效率低的问题，这样才能提高麻类作物剑麻的收获效率、收获质量和纤维的品质，促进剑麻产业在我国的发展。随着我国农业产业化进程不断地推进，农业机械生产控制正向自动化和智能化发展，各种自动化控制方式在机械创新的应用也正在不断地增加。当前在市场上应用最广泛，我们使用最多的控 制方式是继电器控制、PLC控制和单片机控制。但就这三种控制方式比较而言，各有优缺点。就继电器控制而言，它的应用比较广泛，但是单纯的继电器控制的系统，接线比较麻烦，硬件的成本比较高且容易磨损，安装和调试也非常麻烦。而单片机控制系统，使用比较方便、价格比较低、结构比较简单是它的优点，但就本次设计来讲，因为本次涉及的机器设备的运行环境比较恶劣，而使用单片机控制的系统对环境的依赖性会非常强，它的抗干扰能力比较差，扩展比较困难，而且故障率也会比较高。PLC控制系统与其他控制系统比较而言，有以下的优势：
PLC易学习掌握。使用单片机一般要求人们具有计算机硬件、软件的基础知识，由于会用到很多机器指令和助记符的编程，而PLC控制的系统自身就属于微型的系统，所用不管是梯形图语言还是继电器之类相关的术语，指令通常与继电器触点的串并联对应，只要要求操作人员熟知PLC控制系统的指令系统和一般的操作方法就可以了。
PLC使用起来比较方便。使用单片机控制系统控制，会在I/O口连接方面做很多工作。例如要分析I/O接口模块的扩展、搞清楚I/O接口的工作方式、I/O信号的处理等方面的问题，因此在设计中，我们不仅仅要考虑如何设计控制的程序，还需要考虑如何解决硬、软件设计时出现的问题，而在调试程序方面，也要考虑解决出现的问题，保证程序运行的稳定。而PLC的输入接口与输出信号能够直接连线，输出接口的驱动能力也比较强，使用起来非常方便。
PLC控制系统拥有比较高的可靠性和比较强的抗干扰能力。无故障持续使用的工作时长一般也能达到数万个小时，有很强的持续工作能力。PLC控制虽然成本相比较而言会比较高，但它却是已被不断实际应用了数十年、被检验无数次的控制器，因为PLC的优点是抗干扰能力非常强，故障几率比较低，易于设备的扩展，便于系统的维护，同时开发的周期也很短,尤其是在工业控制方面，系统的硬、软件都会有一定的抗干扰保护措施，所以用PLC控制的稳定性和可靠性相比较而言会比较高。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 课题研究的任务 3
2 控制方案设计 4
2.1 剑麻收割机切割结构分析 4
2.2 剑麻收割机切割的控制方案 7
2.3 剑麻收割机切割控制要求 7
2.4 剑麻收割机切割的工作流程 7
3 硬件部分设计 8
3.1 输入输出设备的分析 8
3.2 电气控制原理图 15
4 PLC的软件设计 16
4.1 I/O点数分析 16
4.2 PLC的选择 17
4.3 I/O地址分配表 20
4.4 I/O模块接线图 21
4.5 程序设计 22
4.6 程序的调试运行 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1．1 课题研究背景
1.1.1 剑麻的介绍
剑麻是一种被普遍利用的硬质纤维的主要材料。剑麻的茎比较粗而且短，叶片没有叶柄，形态修长且呈剑形，质地较硬，密集丛生，似螺旋状排列于短茎上呈放射状成长。剑麻可广泛应用于工矿、渔业、航海、运输业、油田等行业所需的各种规格绳索的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
工，有很大的经济价值，而且剑麻的精加工产品还有很大的药用价值。剑麻适宜生长在亚热带和热带等地区，在我国，剑麻的种植规模也很大，主要的种植和生产地区集中在南部如广西、广东省等地区。经过了长期的发展，我国剑麻的种植生产规模已经越来越大，剑麻的产量高居世界第2位，市场的需求量非常大。
1.1.2 剑麻收割现状
由于剑麻自身带刺，这就增大了收割的难度。与世界上其他发达的国家相比而言，我国虽然是麻类作物的生产大国，但是收割技术还比较落后。一般普通农户目前多用人工割叶的收割方式，用割刀自下而上逐片收割，但这种收割方式不但需要大量的人力物力，而且会受到恶劣天气的影响，收割效率非常低；还有一些种植规模比较大的农户通常使用手持式剑麻收割器来收割，这类收割器由连接杆、动力装置、转速调节装置、把手、旋转刀头（一般为2片镰刀形刀片）等机构组成。使用时，旋转刀头的镰刀形刀片可将剑麻叶片割下，这种半自动的收割方式同样需要手工逐片收割且收割的效率不高。在麻类作物收割机械及控制系统研发的方面，世界上一些先进的技术在我国仍处于空白，我国麻类的收割还是用着最原始的收割方式，自动化的收割方式没有在我国麻类生产中得到很好的宣传发展，这极大地制约了我国剑麻产业的发展，如何去解决剑麻收割困难、收割效率低、收割方式单一这几个方面的问题，已成为了我们必须要攻克的难点。
1.1.3 剑麻收割的自动控制
未来我国剑麻产业的发展中，只有制作出高效率的麻类作物收割机械，才能解决剑麻收割方式单一、收割困难、收割效率低的问题，这样才能提高麻类作物剑麻的收获效率、收获质量和纤维的品质，促进剑麻产业在我国的发展。随着我国农业产业化进程不断地推进，农业机械生产控制正向自动化和智能化发展，各种自动化控制方式在机械创新的应用也正在不断地增加。当前在市场上应用最广泛，我们使用最多的控 制方式是继电器控制、PLC控制和单片机控制。但就这三种控制方式比较而言，各有优缺点。就继电器控制而言，它的应用比较广泛，但是单纯的继电器控制的系统，接线比较麻烦，硬件的成本比较高且容易磨损，安装和调试也非常麻烦。而单片机控制系统，使用比较方便、价格比较低、结构比较简单是它的优点，但就本次设计来讲，因为本次涉及的机器设备的运行环境比较恶劣，而使用单片机控制的系统对环境的依赖性会非常强，它的抗干扰能力比较差，扩展比较困难，而且故障率也会比较高。PLC控制系统与其他控制系统比较而言，有以下的优势：
PLC易学习掌握。使用单片机一般要求人们具有计算机硬件、软件的基础知识，由于会用到很多机器指令和助记符的编程，而PLC控制的系统自身就属于微型的系统，所用不管是梯形图语言还是继电器之类相关的术语，指令通常与继电器触点的串并联对应，只要要求操作人员熟知PLC控制系统的指令系统和一般的操作方法就可以了。
PLC使用起来比较方便。使用单片机控制系统控制，会在I/O口连接方面做很多工作。例如要分析I/O接口模块的扩展、搞清楚I/O接口的工作方式、I/O信号的处理等方面的问题，因此在设计中，我们不仅仅要考虑如何设计控制的程序，还需要考虑如何解决硬、软件设计时出现的问题，而在调试程序方面，也要考虑解决出现的问题，保证程序运行的稳定。而PLC的输入接口与输出信号能够直接连线，输出接口的驱动能力也比较强，使用起来非常方便。
PLC控制系统拥有比较高的可靠性和比较强的抗干扰能力。无故障持续使用的工作时长一般也能达到数万个小时，有很强的持续工作能力。PLC控制虽然成本相比较而言会比较高，但它却是已被不断实际应用了数十年、被检验无数次的控制器，因为PLC的优点是抗干扰能力非常强，故障几率比较低，易于设备的扩展，便于系统的维护，同时开发的周期也很短,尤其是在工业控制方面，系统的硬、软件都会有一定的抗干扰保护措施，所以用PLC控制的稳定性和可靠性相比较而言会比较高。
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