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精密播种做为一种先进的种植方式,具有节省种子、减少间苗工作量、增产增效等显著优点。如何设计高精度、高速度的精密播种设备是目前急需解决的难题。本课题针对电磁铁磁吸精密排种器电磁线圈体积大、易发热、排种过程需要电源和控制系统比较复杂及排种过程中所用包衣种子磁粉含量高等缺点,选用体积小、性能稳定、控制简单的永磁吸头新型排种元件,设计了一种新型永磁吸头板式精密排种器,组建了精密播种生产线,开展了控制系统软硬件设计研究。在控制系统技术研究方面:播种生产线控制系统采用DVP-40ES型PLC及LID-51-XB+单片机相互配合的形式实现对精密播种生产线的动作控制。在生产线穴盘输送各个阶段及压穴动作部分采用DVP-40ES型PLC进行控制,在分析本部分控制要求的基础上,设计了PLC控制系统接线图、梯形图,制定了I/O分配表:在精密播种阶段选用两个步进电机分别驱动充种及播种过程,在对步进电机驱动形式和加减速运动规律研究的基础上,为保证步进电机按照设定的加减速规律运动,采用LJD-51-XB+单片机对播种部分充种、播种步进电机运行规律进行控制,设计了单片机控制系统的传感器检测电路、步进电机驱动电路和故障报警电路,采用汇编语言编制了控制系统程序,另外,为保证系统安全可靠,又从软、硬件两个方面对控制系统进行抗干扰设计,完成了永磁吸头板式精密播种生产线自动控制系统的设计。
在性能试验研究方面:通过实验分析得到充种位置角、充种步进电机、播种步进电机运行规律是精密播种生产线播种过程中对单粒率、重播率和漏播率影响的主要因素。为提高生产线排种性能,对步进电机运行速度曲线进行仿真优化,使加减速度曲线平滑、流畅,消弱电机瞬时速度变化带来的冲击振动,优化完成后进行样机试验。结果表明,在充种板位置角为110o,充种电机驱动种箱速度在0.08m/s,播种电机驱动翻板角速度在0.52rad/s时,精密生产线单粒率,重播率,漏播率最优,此时其值以此为90.2778%,4.6875%,5.0347%,播种效率为每小时257盘左右,播种效率有了显著提高,满足了精密播种要求。