王 豐

（江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，330096，江西南昌）

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖1 所示，本系統(tǒng)的主要機(jī)構(gòu)部分為：①初加工飼料傳送機(jī)構(gòu)，由傳送電機(jī)、傳送帶和機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)組成，用于傳送待壓制成型的初加工飼料。②氣動推料機(jī)構(gòu)，由推料動作傳感器、推料氣動電磁閥、推料桿等組成，用于將待加工的飼料推送至壓制成型的模具中。③液壓成型機(jī)構(gòu)，由液壓泵電機(jī)、原位檢測傳感器、落料檢測傳感器、液壓繼電器等組成，用于將待加工的不規(guī)則農(nóng)業(yè)飼料壓制成統(tǒng)一成型的規(guī)則農(nóng)業(yè)飼料，以便倉儲和運(yùn)輸。④PLC 中央控制機(jī)構(gòu)，選用西門子S7-200型PLC 為核心控制器。此外，系統(tǒng)還設(shè)計了工作指示燈、啟動按鈕、停止按鈕等模塊，可用于操作系統(tǒng)啟停及指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件機(jī)構(gòu)設(shè)計

2.1 PLC 中央控制機(jī)構(gòu)

中央控制機(jī)構(gòu)采用PLC 為核心硬件，按照飼料自動壓制成型的工藝原理編寫梯形圖程序，實現(xiàn)對飼料傳送機(jī)構(gòu)、氣動推料機(jī)構(gòu)、液壓泵成型機(jī)構(gòu)、工作指示燈、控制開關(guān)、各傳感器和繼電器等裝置的統(tǒng)一控制。整個控制的思路為：啟動系統(tǒng)—傳送機(jī)構(gòu)運(yùn)送飼料—運(yùn)送至指定位置—推料桿伸出進(jìn)行推料—壓制成型模具檢測到飼料—液壓泵電機(jī)啟動到位并壓制飼料成型—液壓泵電機(jī)返回原位。此后，系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行送料、推料和壓制成型作業(yè)。根據(jù)上述控制流程，編訂I/O 地址分配表如下：①輸入：I0.0-啟動按鈕，I0.1-停止按鈕，I0.2-液壓泵原位檢測傳感器，I0.3-推料桿動作傳感器，I0.4-落料檢測傳感器，I0.5-液壓繼電器；②輸出：Q0.0-液壓泵電機(jī)，Q0.1-飼料傳送電機(jī)，Q0.2-推料桿氣動電磁閥，Q0.3-工作指示燈。

2.2 飼料傳送機(jī)構(gòu)

飼料傳送機(jī)構(gòu)由傳送三相異步電機(jī)、皮帶運(yùn)送裝置、機(jī)械支撐構(gòu)件等組成。按下啟動按鈕后，待加工成型的飼料在電機(jī)的帶動下被運(yùn)送到指定的落料位置，并由推料桿動作傳感器檢測到后，執(zhí)行下一步的推料和落料動作。飼料傳送機(jī)構(gòu)是整個系統(tǒng)的運(yùn)動控制裝置，負(fù)責(zé)完成待加工農(nóng)業(yè)飼料的定位傳輸。具體控制中，由PLC的輸入和輸出端子根據(jù)編譯好的梯形圖程序發(fā)出對應(yīng)的信號，完成傳動電機(jī)啟動、傳送飼料位置檢測等操作。

2.3 氣動推料機(jī)構(gòu)

氣動推料機(jī)構(gòu)采用平尾型設(shè)計思路，由推料桿、氣缸、緩沖閥、動作檢測傳感器等構(gòu)成。此外，氣缸上包含伸出和縮回兩個氣管連接口，用于連接伸出和縮回電磁閥接口。實際工作時，當(dāng)動作檢測傳感器檢測到待加工飼料時，PLC 會向伸出電磁閥發(fā)出高電平，壓縮空氣通過電磁閥連接的氣管傳送至伸出氣管連接口，使推料桿伸出將待加工飼料推送至指定的落料位置，之后，PLC 向縮回電磁閥發(fā)出高電平，使推料桿縮回復(fù)位。技術(shù)人員可調(diào)整緩沖閥的松緊來控制伸出、縮回氣管連接口的氣壓。

2.4 液壓泵壓制成型機(jī)構(gòu)

液壓泵壓制成型機(jī)構(gòu)作業(yè)圖如圖2 所示，實際的壓制成型流程為：①落料檢測傳感器檢測到有待加工飼料后，液壓泵電機(jī)啟動下行；②液壓缸活塞在電機(jī)帶動下緩慢下行，當(dāng)壓到待加工飼料后繼續(xù)下行；③當(dāng)壓制的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時，壓力繼電器動作，液壓缸活塞停止下行并保壓5 s 后，待加工飼料按照模具造型被壓制成型；④液壓缸活塞上行返回，當(dāng)液壓泵原位檢測傳感器檢測到活塞返回原位后液壓泵電機(jī)停止。上述飼料壓制成型作業(yè)過程中，設(shè)置了多個工作到位檢測點(diǎn)，通過PLC 編譯的程序?qū)Ω鳈z測點(diǎn)的作業(yè)到位情況進(jìn)行判定，以確保待加工飼料能夠按照模具造型被自動壓制成型，之后技術(shù)人員可取走成型飼料，完成包裝、倉儲、運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)作業(yè)。

圖2 液壓泵壓制成型機(jī)構(gòu)作業(yè)圖

3 系統(tǒng)程序編譯設(shè)計

本系統(tǒng)以梯形圖為編程語言，具體的編程思路為：①操作人員手動按下啟動按鈕，整個系統(tǒng)啟動工作；②飼料傳送機(jī)構(gòu)上的待加工飼料在皮帶輪帶動下朝推料點(diǎn)運(yùn)送；③推料桿動作傳感器檢測到有飼料，啟動推料桿推動飼料至落料區(qū)；④落料檢測傳感器檢測到有飼料，啟動液壓泵電機(jī)，液壓泵活塞下行壓制飼料；⑤當(dāng)壓制壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值后，進(jìn)行5 s 保壓，之后液壓泵活塞在液壓泵電機(jī)帶動下上行，當(dāng)原位傳感器檢測到液壓缸活塞后，液壓泵電機(jī)停止。此后，系統(tǒng)程序返回執(zhí)行下一個作業(yè)循環(huán)。具體的程序執(zhí)行流程如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)程序執(zhí)行流程圖

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)飼料自動壓制成型機(jī)能夠解決飼料成型作業(yè)效率低、自動化水平不高等問題，有利于提升農(nóng)業(yè)飼料成型作業(yè)的效率，改善工藝流程，具有非常廣泛的推廣應(yīng)用前景。相信隨著PLC 技術(shù)和液壓氣動技術(shù)的深入應(yīng)用，相關(guān)的自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)將越來越多，對提升我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化水平產(chǎn)生積極的效應(yīng)。