农药在线混合可变量控制系统研究
发布时间：2021-04-29 23:48
随着农林生产规模的扩大，传统的预混式混药配药和农药喷雾作业方式愈发显出效率低下和环境污染等缺点，制约着农林业生产的发展，亦不符合我国可持续发展。在农药精确施用技术和自动控制技术日益完善的背景下，将农林生产的实际要求与现代控制技术相结合，改进传统的混药方式，精确控制农药和水的混合比例，自动控制喷雾系统的通断，做到不多喷、不错喷，以使农林生产达到协调发展的新阶段。本文针对植保机械智能对靶喷雾系统，提出一种面向农药在线混合的可变量精确喷雾混药控制系统的设计方案。系统采用液压控制技术和PLC结合，实现农药的在线精确配比，并实现喷雾精确对靶控制。本文建立的在线混合农药精确配比测控系统，以PLC为控制核心，设计并选用测控系统相关硬件，研究了采用不同液控方案设计时硬件的组成。采用梯形图语言编程，吸收了工控系统电气控制修正方便、分断能力强和稳定的特点，设计了便捷的人机交互式系统。将系统的控制只集中到三个按钮，其他控制都根据在线检测到的参数数据实现自动化。本文根据选用的硬件，搭建了模拟混药控制系统试验平台，包括传感器、喷头、整体线路和管路的连接以及部分机加工零件的设计制造，采用定量泵和比例电磁阀配合的液...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 传统喷雾作业及其混药装置分析
1.1.1 传统喷雾作业及其弊端
1.1.2 传统混药装置存在的问题及可变量混药分析
1.1.3 农药精确使用技术发展概况
1.2 国内外混药装置及变量控制技术研究现状
1.2.1 国外混药装置及变量控制技术的发展
1.2.2 国内混药装置及变量控制技术的发展
1.2.3 在线混药可变量控制系统面临的主要问题
1.3 本文主要研究内容与目的意义
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 研究意义与应用价值
2 在线混药可变量控制系统的总体设计
2.1 在线混合液压回路系统方案
2.2 基于 PLC 的整体控制方案
2.3 本章小结
3 信号采集系统的硬件设计
3.1 喷头感应传感器
3.2 速度传感器
3.2.1 接近开关原理
3.2.2 接近开关的型号及分类
3.2.3 接近开关的选用
3.3 本章小结
4 液压控制系统的硬件设计
4.1 比例电磁阀分析选用
4.1.1 比例电磁阀结构及其工作原理
4.1.2 比例电磁阀常用型号
4.2 比例放大器
4.2.1 放大器的选用
4.2.2 放大器调试
4.3 电磁阀的选用与安装
4.4 喷头分析选用
4.5 本章小结
5 在线混合可变量控制系统的液压回路分析
5.1 基于液压伺服泵与伺服阀的液压回路设计
5.1.1 液压伺服控制系统简介
5.1.2 阀泵并联控制伺服控制系统
5.2 基于定量泵与比例电磁阀的液压回路设计
5.2.1 基于定量泵与比例电磁阀的液压回路
5.2.2 比例电磁阀的安装
5.3 基于水力比例加药泵的液压回路设计
5.3.1 水力比例加药泵
5.3.2 基于比例加药泵的液压回路
5.3.3 比例加药泵的安装方式
5.4 三种液压回路比较分析
5.5 本章小结
6 在线混合可变量控制系统的软件设计
6.1 西门子 S7-200 PLC 及其编址
6.2 系统开关量地址分配表
6.3 影响喷头流量的主要因素
6.3.1 喷头流量算式
6.3.2 单位面积喷药量 Q
6.3.3 喷雾机载体行进速度 v
6.3.4 喷幅 d
6.3.5 有效喷头数 n
6.4 程序编制及部分程序展示
6.4.1 STEP7 简介
6.4.2 测控系统程序框图设计
6.4.3 喷雾开关控制程序
6.4.4 车载速度测算程序
6.4.5 喷雾流量计算及其控制程序
6.5 S7-200 EXPLORER 模拟
6.5.1 S7-200 EXPLORER 的界面介绍
6.5.2 程序模拟
6.6 本章小结
7 在线混合可变量控制系统测控试验
7.1 在线混合可变量控制系统的试验台搭建
7.1.1 按钮接装试验
7.1.2 传感器接装试验
7.1.3 继电器及电磁阀接装试验
7.2 程序试运行
7.3 在线混合系统测试
7.3.1 回路开关量通断试验
7.3.2 流量控制试验
7.4 在线混合可变量控制系统效果评价
7.5 本章小结
8 研究总结及展望
8.1 本文工作总结
8.2 本文主要结论
8.3 进一步研究和展望
参考文献
附录一：程序语句表
附录二 喷头开关量控制试验视频截图
附录三 流量控制试验视频截图
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电式速度传感器的工作原理及常见故障处理[J]. 宋霄薇,吕艺. 郑州铁路职业技术学院学报. 2012(03)
[2]接近开关在PLC控制系统中的应用[J]. 谌刚,屈虹,李莎,常仁松,黄海. 湖北成人教育学院学报. 2012(04)
[3]电液比例阀控液压缸系统建模与仿真[J]. 强宝民,刘保杰. 起重运输机械. 2011(11)
[4]Multi-domain modeling and simulation of proportional solenoid valve[J]. 刘艳芳,戴振坤,徐向阳,田亮. Journal of Central South University of Technology. 2011(05)
[5]液压比例阀及伺服阀测试系统设计[J]. 王秉仕,严荷荣,朱军,张铁,王锦江. 农业工程. 2011(03)
[6]基于PLC控制折弯机双缸同步运行的设计[J]. 张辉. 机械研究与应用. 2011(04)
[7]水动比例注肥泵的研制[J]. 赵友俊. 现代农业装备. 2011(08)
[8]比例喷雾阀的研制[J]. 陈刚,王志敏,张宗列. 阀门. 2011(04)
[9]自控式植保喷雾机械的研制[J]. 雷小龙,马荣朝,雷顺波,关安禄,秦莉平. 中国农机化. 2011(04)
[10]阀泵并联控制系统的研究[J]. 张鹏,罗璟,刘森,巴少男,张宗成,何敏. 科学技术与工程. 2010(24)
硕士论文
[1]多功能喷雾机喷杆变换机构研究[D]. 随学仕.南京林业大学 2012
[2]电液比例位置控制系统设计[D]. 虞红志.上海交通大学 2011
[3]可转换喷杆喷雾机自动测控系统研究[D]. 曹文俊.南京林业大学 2011
[4]汽车速度测量方法研究[D]. 张世璞.天津理工大学 2011
[5]几种比例电磁阀执行器的特性研究[D]. 师今卓.太原理工大学 2005
本文编号：3168416
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 传统喷雾作业及其混药装置分析
1.1.1 传统喷雾作业及其弊端
1.1.2 传统混药装置存在的问题及可变量混药分析
1.1.3 农药精确使用技术发展概况
1.2 国内外混药装置及变量控制技术研究现状
1.2.1 国外混药装置及变量控制技术的发展
1.2.2 国内混药装置及变量控制技术的发展
1.2.3 在线混药可变量控制系统面临的主要问题
1.3 本文主要研究内容与目的意义
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 研究意义与应用价值
2 在线混药可变量控制系统的总体设计
2.1 在线混合液压回路系统方案
2.2 基于 PLC 的整体控制方案
2.3 本章小结
3 信号采集系统的硬件设计
3.1 喷头感应传感器
3.2 速度传感器
3.2.1 接近开关原理
3.2.2 接近开关的型号及分类
3.2.3 接近开关的选用
3.3 本章小结
4 液压控制系统的硬件设计
4.1 比例电磁阀分析选用
4.1.1 比例电磁阀结构及其工作原理
4.1.2 比例电磁阀常用型号
4.2 比例放大器
4.2.1 放大器的选用
4.2.2 放大器调试
4.3 电磁阀的选用与安装
4.4 喷头分析选用
4.5 本章小结
5 在线混合可变量控制系统的液压回路分析
5.1 基于液压伺服泵与伺服阀的液压回路设计
5.1.1 液压伺服控制系统简介
5.1.2 阀泵并联控制伺服控制系统
5.2 基于定量泵与比例电磁阀的液压回路设计
5.2.1 基于定量泵与比例电磁阀的液压回路
5.2.2 比例电磁阀的安装
5.3 基于水力比例加药泵的液压回路设计
5.3.1 水力比例加药泵
5.3.2 基于比例加药泵的液压回路
5.3.3 比例加药泵的安装方式
5.4 三种液压回路比较分析
5.5 本章小结
6 在线混合可变量控制系统的软件设计
6.1 西门子 S7-200 PLC 及其编址
6.2 系统开关量地址分配表
6.3 影响喷头流量的主要因素
6.3.1 喷头流量算式
6.3.2 单位面积喷药量 Q
6.3.3 喷雾机载体行进速度 v
6.3.4 喷幅 d
6.3.5 有效喷头数 n
6.4 程序编制及部分程序展示
6.4.1 STEP7 简介
6.4.2 测控系统程序框图设计
6.4.3 喷雾开关控制程序
6.4.4 车载速度测算程序
6.4.5 喷雾流量计算及其控制程序
6.5 S7-200 EXPLORER 模拟
6.5.1 S7-200 EXPLORER 的界面介绍
6.5.2 程序模拟
6.6 本章小结
7 在线混合可变量控制系统测控试验
7.1 在线混合可变量控制系统的试验台搭建
7.1.1 按钮接装试验
7.1.2 传感器接装试验
7.1.3 继电器及电磁阀接装试验
7.2 程序试运行
7.3 在线混合系统测试
7.3.1 回路开关量通断试验
7.3.2 流量控制试验
7.4 在线混合可变量控制系统效果评价
7.5 本章小结
8 研究总结及展望
8.1 本文工作总结
8.2 本文主要结论
8.3 进一步研究和展望
参考文献
附录一：程序语句表
附录二 喷头开关量控制试验视频截图
附录三 流量控制试验视频截图
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电式速度传感器的工作原理及常见故障处理[J]. 宋霄薇,吕艺. 郑州铁路职业技术学院学报. 2012(03)
[2]接近开关在PLC控制系统中的应用[J]. 谌刚,屈虹,李莎,常仁松,黄海. 湖北成人教育学院学报. 2012(04)
[3]电液比例阀控液压缸系统建模与仿真[J]. 强宝民,刘保杰. 起重运输机械. 2011(11)
[4]Multi-domain modeling and simulation of proportional solenoid valve[J]. 刘艳芳,戴振坤,徐向阳,田亮. Journal of Central South University of Technology. 2011(05)
[5]液压比例阀及伺服阀测试系统设计[J]. 王秉仕,严荷荣,朱军,张铁,王锦江. 农业工程. 2011(03)
[6]基于PLC控制折弯机双缸同步运行的设计[J]. 张辉. 机械研究与应用. 2011(04)
[7]水动比例注肥泵的研制[J]. 赵友俊. 现代农业装备. 2011(08)
[8]比例喷雾阀的研制[J]. 陈刚,王志敏,张宗列. 阀门. 2011(04)
[9]自控式植保喷雾机械的研制[J]. 雷小龙,马荣朝,雷顺波,关安禄,秦莉平. 中国农机化. 2011(04)
[10]阀泵并联控制系统的研究[J]. 张鹏,罗璟,刘森,巴少男,张宗成,何敏. 科学技术与工程. 2010(24)
硕士论文
[1]多功能喷雾机喷杆变换机构研究[D]. 随学仕.南京林业大学 2012
[2]电液比例位置控制系统设计[D]. 虞红志.上海交通大学 2011
[3]可转换喷杆喷雾机自动测控系统研究[D]. 曹文俊.南京林业大学 2011
[4]汽车速度测量方法研究[D]. 张世璞.天津理工大学 2011
[5]几种比例电磁阀执行器的特性研究[D]. 师今卓.太原理工大学 2005
本文编号：3168416
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