水稻容重检测装置控制系统设计

韩佳  陈仙明

浙江水利水电学院 机械与汽车工程学院  浙江 杭州  310000

摘  要：结合水稻容重检测装置的机械结构组成和实际需求，设计了符合要求的动作流程，并在此基础上提出了控制系统的总体技术要求，为控制系统的具体细化和程序编制打下基础。

关键词：控制系统；水稻容重检测；三维建模；动作流程设计

1.引言

水稻容重是指单位体积水稻的重量，是衡量水稻质量的重要指标之一。在水稻种植、收割、加工等环节中，需要对水稻的容重进行检测，以保证水稻质量的稳定和一致性。而现代化的水稻容重检测装置通常是由人工检测实现的。因此，设计一种水稻容重检测装置控制系统是非常有必要的。

本文具体分析了水稻容重检测装置的各个生产工艺，着重介绍了水稻容重检测装置控制系统的设计。运用气压传动的方式控制，利用Fluid sim仿真软件对其进行了相应的气动控制回路的开发。同时该系统具有较高的可靠性和抗干扰性、灵活的结构、操作简单等特点。该系统用三菱PLC作为水稻容重检测装置的控制器，PLC具有维修简单，操作简单的特点。最后，采用PLC与触摸屏相结合的人机系统，利用MCGS组态软件设计研制了一套水稻容重记检测装置的控制界面，并且可以实现简单的人机交互。

2. 检测装置结构设计

三维建模是用来展示该装置的各种细节，并验证设计的结构合理性，因此先罗列出搭建所需要的各项部件，再通过三维软件装配起来，展现出整体的模样。接下来将会对所需要的零部件进行单独的介绍，模型图如1所示：

（1）容重桶：容重桶和内壁运用放置水稻所需的钢材制造，用于放置单位体积的水稻。

（2）PLC（可编程逻辑控制器）：水稻容重检测装置控制系统的控制核心，虽然性能比不上PC，但便于适用于批量的机器，成本也更加低，编写的门槛更低，操作人员只需要学习一段时间即可进行简单的更改。

（3）气缸：水稻容重检测装置的气缸总体设计包含两个部分，即气缸体和气缸活塞杆。有三种类别的水稻容重检测装置气缸，即插板气缸、翻板1气缸和翻板2气缸。

（4）电源模块：把线路电压转换成各个工作器件可工作电压，并起到保护作用，防止元器件在突发状况下被烧毁或被击穿。

（5）称重桶：位于水稻容重检测装置的下端，用于放置从容重桶下来的水稻，便于称重。

（6）称重传感器：称重传感器是控制装置中的信号来源，是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。根据其反馈的测量信号来收集称重桶内水稻的重量。。

（7）抽水稻电动机：位于水稻容重检测装置的顶部，依据抽水稻的多少来选择适合的电动机型号，电机只有一个开关按钮，用来启动和停止。

（8）昆仑动态MCGS触摸屏：通过屏幕控制PLC（可编程逻辑控制器）运行，进而水稻容重检测装置中各个元器件实现目标。

（9）插板，翻板装置：插板，翻板装置对应各个气缸，用来隔断水稻的下落。

 

                   图1 容重检测装置三维建模图

3.工作流程设计

水稻容重检测装置的功能是检测水稻容重的装置，检测质量有误差又消磨时间的手动检测以及被机械生产所替代，但不同的机械有各种不同的优点，因此我们利用PLC编写一个符合需求的产品。接下来本文大概描述一下所需要实现的目标：

（1）首先关闭抽水稻泵，打开各个插板和翻板，排放水稻容重检测装置内的残留水稻，否则转入下一步。

（2）关闭翻板气缸，使水稻容重检测装置进入准备阶段。

（3）打开抽水稻泵，使水稻从存储仓进入到水稻容重检测装置的容重桶内，经过10秒后关闭插板，关闭抽水稻泵。

（4）当水稻泵和插板关闭完成时，翻板1打开，让容重桶内的水稻掉入称重桶内。称重传感器对称重桶内的水稻进行称重，并把检测出的质量信号转变为电信号传输给PLC.

4.控制系统要求

在控制系统的设计过程中，需要考虑以下几个方面：

测量精度：水稻容重检测需要精确测量每个样本的重量，因此控制系统需要具备高精度的测量能力。设计人员需要选择合适的传感器和数据处理算法，确保测量结果的准确性和稳定性。

系统可靠性：水稻容重检测装置通常需要长时间运行，因此系统的稳定性和可靠性非常重要。设计人员需要采用可靠的硬件和软件组件，同时考虑系统的故障检测和恢复机制，确保设备能够持续稳定运行。

操作方便性：水稻容重检测装置通常需要由非专业人员操作，因此控制系统需要具有简单易懂的操作界面和指令。设计人员需要优化系统的人机交互设计，使操作更加方便和快捷。

数据处理和存储：水稻容重检测装置通常需要处理大量的数据，并进行存储和分析。设计人员需要考虑数据的存储格式和传输方式，以及数据的后续处理和分析方法，确保数据能够被有效利用。

基于以上几点，水稻容重检测装置控制系统设计是一个具有重要实际意义和研究价值的选题。该选题的研究成果可以应用于农业生产和科学研究中，为提高水稻质量和提高农业生产效率做出贡献。

5.总结与展望

论文对水稻容重检测装置控制系统的整体设计，对

该装置进行三维方面的建模，对整体结构进行调整分析，运用SolidWorks2020软件将整个搅拌系统拆分并建模设备中的各个零部件，然后进行装配，试验结构的合理性，再通过建模和文字说明联合表达，为控制系统的设计提供基础。

参考文献

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