中圖分類號(hào)：S233.74；S606.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-5553（2025）07-0079-07

Abstract：Aiming at the existing grafting machine control system using punch control wiring complexity，debugging cumbersome andother isses，put forward agrafting machine based on EtherCAT bus control of four-station paralelcontrol method.Analyze the overallstructure and working principle of the grafting machine，determine the paralelcontrol system schemeand hardware selection.Analyze and calculate the combination andmatching of each hardwarecomponent，the selectionof stepping motor and servo motor，and optimize their performance in work.Adopt the combination of EtherCAT bus communication protocol andI/O control equipment tolcontrol the steping motor，servo motor and pneumatic components，to realize the synchronous operation of the upper seedling cutting， docking and spraying，seedling curing and flexible seedling module，andto ensure that the moduleoperates independentlyandcoordinates theoperation.Reduce thecomplexityof thecabling through theEtherCATbustoreduce the lineinterferenceanddebuggingworkloadinthetraditional control system.Atthesametimetoimprovethe stabilityof the systemandreal-timeresponse capability；design HMI human-computer interfaceto monitorthe operating status of the equipment and parameterregulation，HMI human-computer interface real-time displayof the working statusof each module，theoperatorcan through the intuitive graphical interface，to quickly grasp丨theoperation of the equipment，and test verification.The test results show that：grafting eficiency is 587 plants/h，grafting survival rate of 94.5% ，the use of EtherCAT bus control can greatly reduce wiring，simplify the debugging work. Keywords：grafting machine；PLC；bus control; control system；parallel operation

0 引言

嫁接是一種無(wú)性繁殖的方法，是將一種植物的枝或芽（即接穗）與另一種具有強(qiáng)親和力的植物莖或根（即砧木）結(jié)合，使2個(gè)部分聯(lián)合起來(lái)，成為一個(gè)完整而獨(dú)立的植株[1]。嫁接能夠克服連作障礙，提高植物對(duì)非生物脅迫的耐受性和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)利用效率，提高果實(shí)產(chǎn)量和園藝作物的質(zhì)量[2]。人工嫁接是育苗企業(yè)的主要生產(chǎn)方式，隨著農(nóng)村人口老齡化加劇和人工成本上漲等，嫁接機(jī)因具有解決用工短缺、提升嫁接生產(chǎn)質(zhì)量與效率等優(yōu)點(diǎn)，成為解決育苗行業(yè)瓶頸問(wèn)題的突破口[3]。

荷蘭、西班牙、日本、韓國(guó)等國(guó)開(kāi)發(fā)的嫁接機(jī)控制系統(tǒng)大多采用工業(yè)化的可編程控制器PLC和人機(jī)界面HMI，控制作業(yè)精準(zhǔn)，人機(jī)交互內(nèi)容豐富。中國(guó)嫁接機(jī)的研究主要由高等院校和科研機(jī)構(gòu)承擔(dān)[4，5]，相關(guān)產(chǎn)品尚處于樣機(jī)試驗(yàn)階段。姜?jiǎng)P[6]、Chen[7等開(kāi)發(fā)的2TJGQ—1000型四夾爪嫁接機(jī)，確定了砧木與接穗的匹配切削角度，實(shí)現(xiàn)了上苗、切削和對(duì)接3個(gè)工位的同步作業(yè)，將瓜類嫁接的生產(chǎn)效率提升至1052株/h。Xie[8]、歐楊[9]等研發(fā)的茄果類高速嫁接機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)六株苗同時(shí)嫁接，自動(dòng)完成砧木苗與接穗苗的同步切削、上夾和嫁接苗回栽作業(yè)，生產(chǎn)效率達(dá)2500株/h，嫁接成功率超過(guò) 90% 。 Chen^{[10，11]}"、 Xu^[12]"等提出瓜類砧木苗的切削模型，確定最佳的砧、穗匹配切削角度，并開(kāi)發(fā)了旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)及切削角度調(diào)節(jié)方法。王家勝等[13]研發(fā)的 2JS-6 型茄果類自動(dòng)嫁接機(jī)采用整盤(pán)上苗劈接法，實(shí)現(xiàn)了穴盤(pán)苗自動(dòng)進(jìn)給、砧木接穗幼苗的切削與插接、嫁接夾的定向排序與上夾等功能。上述嫁接裝置開(kāi)發(fā)基本采用了PLC和傳統(tǒng)脈沖控制技術(shù)，存在布線復(fù)雜、調(diào)試繁瑣等問(wèn)題[14]。

本文設(shè)計(jì)一種基于PLC的嫁接機(jī)四工位并行控制系統(tǒng)。在分析嫁接機(jī)整體結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程基礎(chǔ)上，確定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和相關(guān)硬件選型，利用相關(guān)軟件編寫(xiě)開(kāi)發(fā)控制程序，并設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，采用EtherCAT總線控制技術(shù)控制多臺(tái)步進(jìn)和伺服電機(jī)，并開(kāi)展嫁接試驗(yàn)驗(yàn)證。

1嫁接機(jī)整體結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

嫁接機(jī)[15]主要包括上苗切削模塊、噴膠對(duì)接模塊、攏苗固化模塊、柔性下苗模塊和控制系統(tǒng)，如圖1所示。（1）上苗切削模塊包括上苗定位機(jī)構(gòu)、砧木夾爪、接穗夾爪和切削機(jī)構(gòu)，上苗定位機(jī)構(gòu)對(duì)砧木和接穗進(jìn)行空間定位，砧木夾爪和接穗夾爪實(shí)現(xiàn)砧木和接穗的橫向夾持，待完成上苗定位和夾持后，切削機(jī)構(gòu)完成砧木和接穗同步同角度切削。（2）對(duì)接噴膠模塊包括噴膠機(jī)構(gòu)和對(duì)接機(jī)構(gòu)，由對(duì)接機(jī)構(gòu)的直線滑臺(tái)完成砧木與接穗的精確對(duì)接，噴膠機(jī)構(gòu)的噴霧閥將UV（Ultravioletradiation）黏合劑霧化噴出至嫁接苗結(jié)合處，形成膠膜包裹層。（3）攏苗固化模塊包括攏苗機(jī)構(gòu)和固化機(jī)構(gòu)（紫外線LED固化燈），攏苗桿對(duì)嫁接苗結(jié)合處具有壓緊作用保證切口貼合緊密，通過(guò)LED固化燈發(fā)射紫外線對(duì)膠膜進(jìn)行快速固化。（4）柔性下苗模塊包括下苗機(jī)構(gòu)和輸送帶，下苗機(jī)構(gòu)由柔性?shī)A爪、取苗氣缸和下苗旋轉(zhuǎn)氣缸組成，完成對(duì)嫁接苗的柔性取出和搬運(yùn)至輸送帶。

上述4個(gè)模塊以間隔 90^°"圓周依次布局，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)不同的生產(chǎn)任務(wù)，通過(guò)夾持搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的間歇式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)4個(gè)模塊同步高效的嫁接作業(yè)。

圖1嫁接機(jī)整體結(jié)構(gòu)

Fig.1 Overall structure of grafting machine 1.接穗托盤(pán)2.搬運(yùn)機(jī)構(gòu)3.夾持機(jī)構(gòu)4.上苗定位機(jī)構(gòu) 5.切削機(jī)構(gòu)6.砧木托盤(pán)7.下苗機(jī)構(gòu)8.輸送帶9.氣電滑環(huán) 10.固化機(jī)構(gòu)11.控制柜12.對(duì)接機(jī)構(gòu)13.機(jī)架14.噴膠機(jī)構(gòu)

1.2 工作原理

嫁接機(jī)工作流程如圖2所示。工作過(guò)程：（1）人工將接穗和砧木幼苗放人上苗定位機(jī)構(gòu)，踩動(dòng)腳踏開(kāi)關(guān)，觸發(fā)夾爪閉合，完成砧木和接穗幼苗的穩(wěn)定夾持。隨后，切削機(jī)構(gòu)沿直線快速同步切削砧木與接穗幼苗，并完成復(fù)位。（2）搬運(yùn)機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90^°"，將切削過(guò)的砧木和接穗幼苗搬運(yùn)至噴膠對(duì)接模塊。在此模塊中，對(duì)接機(jī)構(gòu)的直線滑臺(tái)使砧木幼苗移動(dòng)與接穗幼苗進(jìn)行對(duì)接，啟動(dòng)噴霧閥對(duì)嫁接部位進(jìn)行噴膠。（3）搬運(yùn)機(jī)構(gòu)繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90^°"，將嫁接苗搬運(yùn)至固化模塊，攏苗桿對(duì)嫁接苗進(jìn)行上下攏苗壓實(shí)，LED固化燈發(fā)射紫外光使膠膜快速固化。（4）搬運(yùn)機(jī)構(gòu)再次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90^°"，將嫁接苗送至柔性下苗模塊，柔性?shī)A爪將嫁接苗取出并通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸放置于輸送帶，完成一株嫁接苗。

利用4個(gè)模塊依次循環(huán)作業(yè)，通過(guò)4個(gè)模塊與旋轉(zhuǎn)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)四工位同步并行作業(yè)，從而提高嫁接作業(yè)效率。

2控制系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)組成

嫁接機(jī)控制系統(tǒng)由PLC、磁感應(yīng)傳感器、繼電器、電磁閥、HMI等組成，如圖3所示。

以PLC作為控制核心，通過(guò)EtherCAT總線控制通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高性能實(shí)時(shí)通信。利用動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)驅(qū)動(dòng)器的對(duì)象字典中的參數(shù)來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行參數(shù)，如速度、加速度、扭矩限制等，大幅減少了傳統(tǒng)布線的復(fù)雜度和接線維修工作[16，17]。人機(jī)界面 HMI通過(guò)以太網(wǎng)接口利用ModbusTCP協(xié)議與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋及輸出展示。該界面允許操作人員通過(guò)地址綁定功能，直觀地調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)，操作流程清晰。將磁感應(yīng)傳感器作為系統(tǒng)中的關(guān)鍵信息反饋元件，用于確認(rèn)各氣動(dòng)組件是否達(dá)到預(yù)設(shè)的行程點(diǎn)位。這些傳感器將動(dòng)作完成信號(hào)以數(shù)字量的形式反饋至PLC的輸人端口，確保了氣動(dòng)動(dòng)作的準(zhǔn)確性與可靠性。利用電磁換向閥控制氣缸動(dòng)作的啟停，通過(guò)PLC的數(shù)字輸出端實(shí)現(xiàn)精確觸發(fā)，精確控制氣缸動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的零點(diǎn)校準(zhǔn)依靠光電開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)連接至各自的驅(qū)動(dòng)器數(shù)字輸入端，為各電機(jī)提供了準(zhǔn)確的零點(diǎn)定位，確保整個(gè)系統(tǒng)各嫁接執(zhí)行部件位置的精確度和可靠性。

2.2 硬件選型

PLC輸入、輸出地址分配和功能說(shuō)明如表1所示。

表1地址分配表Tab.1Address allocation table

為確保嫁接機(jī)高效運(yùn)行且滿足作業(yè)需求，選擇匯川 H5U-1614MTD-A8 小型PLC作為控制中心。該P(yáng)LC具有16個(gè)輸入端子和14個(gè)輸出端子。通過(guò)支持EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制和RS485、以太網(wǎng)在內(nèi)的多接口，實(shí)現(xiàn)多功能網(wǎng)絡(luò)通信的需求，其中以太網(wǎng)接口的ModbusTCP協(xié)議為數(shù)據(jù)交換提供了便利。針對(duì)I/O端子數(shù)量不足的問(wèn)題，選用GR10一1616ENTE系列的PLC擴(kuò)展模塊，增加了16個(gè)輸入端子和16個(gè)輸出端子。匯川小型PLC與擴(kuò)展模塊的組合，滿足了嫁接機(jī)的硬件需求，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供支持。

搬運(yùn)機(jī)構(gòu)如圖4所示。在對(duì)接時(shí)，除了保證對(duì)接精度外還需要考慮對(duì)接速度，以確保工作效率，對(duì)接機(jī)構(gòu)選用型號(hào)為 28HB50-402A 德軒步進(jìn)電機(jī)，最大有效行程為 100mm ，步進(jìn)角度為 1.8^°"，扭矩為0.18N?m ，電機(jī)導(dǎo)程為 40mm 。為使四工位轉(zhuǎn)盤(pán)能達(dá)到作業(yè)要求，需通過(guò)負(fù)載理論計(jì)算選擇合適的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。分析可知，單組砧木夾持部件質(zhì)量 m_i"和單組接穗夾持部件質(zhì)量 m₂"分別為 0.16kg，0.15kg 步進(jìn)電機(jī)質(zhì)量 m₃"為 0.44kg ，轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)質(zhì)量 m₄"為3.74kg ，氣電滑環(huán)質(zhì)量 m₅"為 1kg ，其他零部件質(zhì)量 m₆"約為 0.62kg ，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為 300mm ，要求0.5s轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位（旋轉(zhuǎn) 90^°; ，將數(shù)據(jù)代入式 （1）～ 式（3）得轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)負(fù)載扭矩 T_r"約為 11.81N?m 。

圖4搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

1.轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)2.氣動(dòng)滑環(huán)3.砧木夾持部件 4.直線模組轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)5.接穗夾持部件6.步進(jìn)電機(jī)

式中： J 一 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg?m²"：β 角加速度，"";r 旋轉(zhuǎn)半徑， m n 旋轉(zhuǎn)速度， rad/min ξ_t"時(shí)間間隔，s。

根據(jù)電機(jī)扭矩、精度等性能要求，并考慮與其他系統(tǒng)的集成與兼容性，選取微秒VMGSM08075B30CGN510伺服電機(jī)。選用新力川 OL3-E57H 總線型步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字步進(jìn)電機(jī)算法和EtherCAT總線通訊協(xié)議，能夠有效地抑制電機(jī)的溫升，并降低電機(jī)的振動(dòng)，滿足步進(jìn)電機(jī)在精確定位和運(yùn)動(dòng)控制方面的需求，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。選用微秒 GSD700- S025一E伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器具有出色的性能和穩(wěn)定性，采用先進(jìn)的控制算法和高性能的電機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置控制和運(yùn)動(dòng)控制。

3 軟件開(kāi)發(fā)

3.1控制流程設(shè)計(jì)

嫁接機(jī)控制系統(tǒng)流程如圖5所示。嫁接機(jī)上電啟動(dòng)先執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位操作，通過(guò)磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)提供的復(fù)位信號(hào)，確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否復(fù)位至機(jī)械零點(diǎn)。

圖5控制系統(tǒng)流程

Fig.5Control system flow

注： M_1j、M_2j、M_3j、M_4j"表示計(jì)數(shù)器 M₁～M₄"的計(jì)數(shù)值。

通過(guò)腳踏開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào) X₁₃"，增加上苗切削計(jì)數(shù)器 M_l"、噴膠對(duì)接計(jì)數(shù)器 M₂"、攏苗固化計(jì)數(shù)器 M₃"、柔性下苗計(jì)數(shù)器 M₄"的計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值符合預(yù)設(shè)值，上苗切削模塊的人工上苗和上苗切削自鎖，防止在上苗完成之后，操作工人誤觸腳踏開(kāi)關(guān)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)碰撞，利用上苗切削自鎖判斷是否完成該模塊的工作。當(dāng)完成該模塊的工作后，上苗切削自鎖復(fù)位，隨后搬運(yùn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)至90^°"。上苗自鎖復(fù)位，人工繼續(xù)上苗，當(dāng)上苗切削計(jì)數(shù)器 M₁"的計(jì)數(shù)值達(dá)9，將其設(shè)置為1進(jìn)行循環(huán)工作。

其余模塊的工作在符合計(jì)數(shù)器條件下，判斷搬運(yùn)機(jī)構(gòu)是否旋轉(zhuǎn)到位之后才能進(jìn)行工作。為防止各個(gè)模塊未完成工作提前旋轉(zhuǎn)，設(shè)置各個(gè)模塊的自鎖來(lái)判斷是否需要旋轉(zhuǎn)。

3.2PLC控制程序設(shè)計(jì)

根據(jù)上述嫁接機(jī)的工作流程，使用匯川AutoShop軟件編寫(xiě)每個(gè)工作模塊程序，建立各程序段邏輯順序關(guān)系完成整體程序編寫(xiě)，其中，攏苗固化模塊程序設(shè)計(jì)如圖6所示。

攏苗固化程序控制過(guò)程：首先，自鎖程序判斷其他模塊是否完成作業(yè)，M603被觸發(fā)，能流通過(guò)4模塊自鎖常閉觸點(diǎn)，判斷是否需要進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)符合條件時(shí)，能流流至MO觸發(fā)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) 90^°"至攏苗固化工位， M402 產(chǎn)生上升沿信號(hào)，將攏苗滑臺(tái)氣缸置位；接著，通過(guò)接通延時(shí)定時(shí)器指令I(lǐng)N，觸發(fā)平行夾指氣缸進(jìn)行攏苗動(dòng)作。根據(jù)M41中設(shè)定的時(shí)間，再次觸發(fā)上升沿信號(hào)M40，使固化燈置位開(kāi)始固化。固化結(jié)束后，利用批量復(fù)位指令依次對(duì)各部件進(jìn)行復(fù)位。

3.3HMI操作界面設(shè)計(jì)

嫁接機(jī)的控制系統(tǒng)通過(guò)PLC程序?qū)崿F(xiàn)輸入、輸出量的精確邏輯控制。為展示系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果，采用MCGS軟件設(shè)計(jì)一套人機(jī)交互界面，該軟件提供廣泛的控制元件庫(kù)和圖形控件，能夠直觀顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)值及故障報(bào)警信息[18，19]。嫁接機(jī)控制系統(tǒng)的用戶界面主要由基本控制系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，如圖7所示。

圖8試驗(yàn)裝置 Fig.8Test device

基本控制系統(tǒng)界面允許用戶對(duì)各執(zhí)行模塊進(jìn)行調(diào)試并修改參數(shù)，調(diào)整各直線模組的對(duì)接、復(fù)位速度和搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的伺服旋轉(zhuǎn)速度。在緊急情況下，界面亦提供了急停功能。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則專注于實(shí)時(shí)監(jiān)控嫁接機(jī)的操作狀態(tài)，通過(guò)I/O的實(shí)時(shí)監(jiān)控確保嫁接機(jī)的各個(gè)動(dòng)作高效與穩(wěn)定運(yùn)行。

4試驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證嫁接機(jī)系統(tǒng)可行性和穩(wěn)定性，以京彩西瓜為接穗苗、京欣砧2號(hào)為砧木苗，考察嫁接機(jī)的嫁接效率和嫁接成活率。試驗(yàn)裝置如圖8所示。

共開(kāi)展5組嫁接試驗(yàn)，每組完成10個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)內(nèi)可完成4株嫁接苗，即每組試驗(yàn)完成嫁接苗40株，合計(jì)200株，分別統(tǒng)計(jì)每組試驗(yàn)的嫁接效率和嫁接成活率。嫁接苗回栽愈合處理過(guò)程：首先準(zhǔn)備50孔 （5×10） 規(guī)格的穴盤(pán)將其鋪滿基質(zhì)，基質(zhì)為草炭、蛭石、珍珠巖以 1：1：1 比例混合；然后將植物生根營(yíng)養(yǎng)液和水以 1：200 的比例混合攪拌并澆至穴盤(pán)基質(zhì)中（要求穴盤(pán)基質(zhì)澆透水）；最后將嫁接機(jī)完成的嫁接苗回栽至穴盤(pán)內(nèi) 25mm 深度，并放入培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行愈合養(yǎng)傷，愈合環(huán)境條件：濕度為 80%～90% ，白天溫度為28^°C ，夜間溫度為 25^°C ，愈合期7天。觀察嫁接苗生長(zhǎng)狀態(tài)，若接穗長(zhǎng)出新子葉則認(rèn)為成活，反之則未成活。

嫁接效率

嫁接成活率

式中： N₁"——嫁接數(shù)量，株；N₂"———成活嫁接苗數(shù)量，株；T —完成時(shí)間，s。

嫁接效率和嫁接成活率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。分析表2可知，基于PLC的嫁接機(jī)控制系統(tǒng)完成1株嫁接苗平均耗時(shí) 6.13s ，平均嫁接效率約為587株/h，平均嫁接成活率為 94.5% 。5組試驗(yàn)的嫁接效率有所浮動(dòng)，主要與作業(yè)人員上苗熟練程度有關(guān)，隨著工作時(shí)長(zhǎng)的增加，操作熟練度上升使嫁接效率提高。嫁接機(jī)各工位采用并行工作方式，其生產(chǎn)效率取決于上苗等待時(shí)間，熟練操作者可更快地嫁接上苗，而缺乏經(jīng)驗(yàn)者則會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率有所降低。另外，相比于現(xiàn)有雙人工上苗的嫁接機(jī)而言，其平均單人效率為400株/h，本文嫁接機(jī)的效率與其相比提高 46.75% 。

表2嫁接成活率與效率結(jié)果 Tab.2Survival and efficiency of grafting

5 結(jié)論

1）該控制系統(tǒng)利用EtherCAT總線控制實(shí)現(xiàn)4工位并行同步作業(yè)，減少控制箱布線和維修工作，自動(dòng)化控制程度較高，有利于提升嫁接機(jī)作業(yè)的整體效率和系統(tǒng)可靠性。設(shè)計(jì)HMI人機(jī)控制界面，能夠?qū)崿F(xiàn)控制、監(jiān)控和調(diào)參操作，具體包括對(duì)接移動(dòng)速度、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速、生產(chǎn)數(shù)量、原點(diǎn)回歸和單步調(diào)試等功能。

2）設(shè)計(jì)基于EtherCAT總線的并行控制方案，具備良好的擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)不同類型的嫁接作業(yè)需求。該系統(tǒng)不僅能夠提升瓜類嫁接效率，還可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。通過(guò)采用EtherCAT總線與PLC控制的結(jié)合，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中復(fù)雜的布線問(wèn)題，還大幅度減少調(diào)試和維護(hù)工作量，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

3）系統(tǒng)平均單人嫁接效率為587株/h，嫁接成活率達(dá) 94.5% ，人工上苗嫁接機(jī)平均單人效率為400株/h，嫁接效率比人工上苗嫁接機(jī)高 46.75% 。有效縮短整體作業(yè)時(shí)間，顯著提高嫁接效率。

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