PLC的采摘机械手电气自动化技术分析

PLC的采摘机械手电气自动化技术分析

陈龙兵

身份证号码：320321198905103813

摘要:本文对基于PLC的采摘机械手电气自动化技术进行深入研究,结合当前我国采摘机械手电气自动化技术的实际发展情况,提出科学合理的建议,为了进一步优化采摘机械手电气自动化技术水平,提高采摘机械手的智能化和自动化控制水平,提供可靠的参考意见｡

关键词:PLC 采摘机械手 电气自动化技术

PLC是一个微型计算处理器,不仅包含了先进的通信技术,同时也包括了互联网技术､人工智能等众多技术形态｡而随着PLC技术的不断发展,它在多个领域被普遍应用｡实践证明,PLC技术对于全面提高生产质量和农业采摘效率都会带来巨大的帮助｡不少专家认为,PLC技术是未来电气工程自动化技术中的重要形态｡

1PLC技术的优势

PLC技术作为一项全新的技术形态,能够被众多行业所应用,一定有着属于自己的独特优势｡1)从PLC的结构上来看,构成并不复杂｡由于采用了先进的通信技术,可靠程度相对较高,不容易受到其他环境因素影响,能够保证维护工作自主展开,这对于自动化技术的应用将会带来极大帮助｡2)对于控制程序的编写来说,PLC技术可以满足现代化编程需求,适合技术人员根据自身需求合理编写程序,有利于企业的快速发展｡3)从PLC技术的编程语言选择上来看,相对较为简单,适合在生产一线技术人员中进行全面推广,使生产一线技术人员掌握一定的编程能力,这对于全面提高工厂自动化技术水平､实现技术能力提高将会带来极大帮助｡总的来说,PLC技术有着较多优势,特别是随着互联网时代的不断发展,该技术的实际应用能够实现在线数据交换,降低人工成本,进而引领行业发展趋势,对于农业采摘来说也是如此｡从这一点上来说,如果将PLC技术和农业采摘相结合,必将助推我国农业生产效率和产品质量的提升｡

2传统采摘技术存在的弊端

近年来,虽然我国在大数据､物联网､人工智能等新兴技术方面成绩斐然,但仍有不少行业的生产模式滞后,农业行业尤其如此｡其实现在市场上有很多的采摘机器人,但由于种种原因不少农户依然会选择人工采摘,但人工采摘的弊端显而易见:1)人工采摘效率并不是特别高,再加上人的精力十分有限｡虽然采摘前期可能会相对较快,但进入后期,采摘速度将会持续下降,这会给身体带来较大负荷,也容易产生意外风险｡2)人工采摘很容易导致果实受到伤害,人在采摘过程当中稍有不注意就可能会对果实外观产生破坏,使得果实外售价格受到较大影响,引起不必要的经济损失｡3)人工采摘成本相对较高｡在果实丰收的季节里,需要采摘的果实总量往往相对较大,这就会造成雇佣劳动者数量相对较多,使得农业水果种植成本不断增加｡

3 采摘机械手电气自动化控制软件系统设计

采摘机械手自动化控制的有效实现,是以计算机软件技术作为基础的｡因此,对于采摘机械手电气自动化控制系统软件的设计,是最为关键的一个环节,也是决定采摘机械手智能化水平以及实际应用效果的关键部分｡所以,为了有效优化采摘机械手的智能化､自动化控制水平,提高采摘机器人的整体性能,必须对相关软件系统进行科学合理的设计｡以PLC电液控制系统作为基础,充分利用传感器实现环境监测功能,确保采摘机械手在作业过程中,能够实现对采摘区域的实时监测,以确保控制系统能够实时获得采摘机械手位置､待采果实位置以及两者之间的距离等相关信息,进而对采摘机械手进行精准控制,有效保证采摘作业质量｡

采摘机器人的电气自动化控制系统结构可以分为五个部分,分别是传感器组件､PLC测控平台､比例控制放大器､电液比例方向阀以及机械手执行机构｡采摘机械手在进行作业时,需要由传感器进行信息采集,然后将采集到的信息传送到PLC测控平台中｡PLC测控平台会对信息进行处理,然后根据处理结合,再将控制信号发送至比例控制放大器中,根据控制信号的要求,对电液比例方向阀实施控制,从而通过联动作用使采摘机械手的末端执行机构根据控制信号的要求,执行采摘作业｡在对采摘机械手电气自动化控制软件进行系统设计时,必须明确控制的主要流程｡在对采摘机械手进行自动化控制的过程中,主要流程如下:

首先,需要对采摘机器人及机械手的实如位置信息进行输入｡其次,对于待作业区域以及待采摘的目标,使用传感器对其进行信息采集,确定采摘机械手末端执行机构与待采目标的距离｡然后通过对比分析,对采摘机械手的位置进行调整｡最后,需要利用PID控制程序,对子程序进行控制,从而使比例阀能够按照相关要求作出相应的动作,完成采摘任务｡

注意,在使用电气自动化系统对采摘机械手进行控制时,应采用PID算法中的PI控制方式,对电机实施控制,从而确连控制的连续性｡除此之外,在软件设计过程中,通过应用增量式PI控制,还能够有效避免误差累加现象的发生｡这是因为增量式控制与3次数据相关,能够实施加权处理,多而有效消除误差造成的不良影响｡因此,和其他控制方式相比,增量式PI控制更适合采摘机械手的电要控制要求,对优化采摘机械手的整体性能,具有积极的作用｡

在软件设计过程中,应用增量式PI控制算法,需要对比例增益情况进行精准计算,还要计算出积分时间这一数据,然后设计允许的误差范围,利用相关计算公式进行一系列计算工作,能够准确得到增量控制数值,从而为优化采摘机械手的自动化控制精确度水平,提供可靠的参数依据｡

4 基于PLC的采摘机械手控制系统研究

采摘机器人对采摘目标具有自主识别功能,能够有作业过程中自主识别作物果实｡识别之后,通过控制系统传达命令,准确地将采摘机器人移动到作业区域,并由采摘机械手执行采摘命令,对果实进行准确定位,再固定机械手位置,然后由采摘机械手的末端执行机构来完成采摘任务｡在这过程中,控制系统的精度水平,会对采摘作业的结果产生直接影响｡如果控制系统的精度水平较低,就会导致较高的果实漏采率以及破损率,不仅无法有效完成采摘任务,还会对果实造成不必要的损害,影响果实的经济价值,降低农业生产活动的经济效益｡因此,将PLC与PID控制系统与采摘机械手进行有机融合,能够全面优化采摘机械手的电气自动化控制水平,使其控制精度大幅度提高,从而有效提高采摘效率和采摘质真,真正实现提高生产效率的目的,既减轻了农民的工作量,同时也能够提高农业生产效率,创造更大的经济价值｡

所以,对基于PLC的采摘机械手控制系统进行深入研究,是我国进行现代化农业建设工作不可或缺的一项重要工作｡通过研究发现,对于采摘机械手电气自动化控制系统来说,其控制内容主要分为输入量和输出量两个部分,而这两部分,都可以利用PLC程序对其实施自动化控制｡而且,为了更好地应用PLC程序,使采摘机械手的电气自动化控制性能水平得到显著提升,在实际应用过程中发挥出更高水平的应用价值,还可以设计可视化界面窗口,使用MCGS软件中的近制器件库､图形控件等功能,对采摘机械手的电气自动化控制系统进行有效完善,使其不仅能够对采摘机械手末端执行机构实现高精度控制,还能够建立状态监测系统,实现对采摘机械手系统运行状态的实时监测､当前值显示以及故障报警等功能｡除此之外,还可以建立对采摘机械手的远程控制功能,实施远程强制干预,在遇到突发情况时,确保采摘机械手能够具有较好的急停功能｡特别是在漏采或破损率较高时,能够及时发出警报,这对保证采摘质量,具有至关重要的影响｡

通过实践测试证明,基于PLC的采摘机械手,其电气自动化控制水平大幅度提高｡在采摘作业过程中,破损及漏采率非常低,控制精度高,能够充分满足采摘机械人的设计以及实践作业要求｡

5结语

综上所述,随着我国现代化农业技术的不断发展,运用机器人进行采摘将会成为现实｡一方面,机械采摘能够提高采摘效率,降低人工成本;另一方面,机械采摘技术将会变得越来越成熟,目前所产生的一些问题都将会随着科技的进步而逐步得到解决｡总的来说,我们需要在机器人设计方面投入更多的精力,结合实际情况进行多样化机器人技术设计,特别是要加强PLC技术应用比例,以提升我国采摘机器人自动化程度,真正做到智能化､高效化,为我国农业现代化发展提供帮助｡

参考文献:

[1]杨枫.基于PLC技术的农业播种机电气自动化技术分析[J].南方农机,2022,53(18):143-145.

[2]牛萌.基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究[J].时代汽车,2022(15):25-26.

[3]马文俊.基于PLC上下料机械手控制研究[J].同煤科技,2022(3):54-56.