PLC在自动移植机系统上的应用

       

图1 移植机整体效果图

引言：

随着我国工业化进程的加快，在种植领域中植物种苗的生长期不同培育的环境有所变化，需要从较小的穴盘移植到较大穴盘中，这个过程中如果使用人工移栽，工作量大、效率低、成活率没有保障，从而促使了自动化移植机的研发。秧苗移植由人工移植变为自动化移植的意义。

1、节约人工，提高生产效率，每小时可移栽2500株，无需专职人员操作，一般6～12个月可收回成本。

2、提高移植过程中的秧苗的成活率，由于使用固定模式的取苗与放苗，所以秧苗的抓取准确，成活率高。

3、提高设备档次，此设备加装有视觉识别系统，可自动辨别秧苗的质量好坏和破损程度，识别率高，实现识别、移植全过程的自动化生产。

设备优点

1、移植效率高，使用高性能进口伺服电机定位取苗，稳定性高，定位准确，秧苗成活率高。

2、设备采用松下PLC作为控制器，系统成熟，稳定性高，设备可长时间运转，每天工作时间可达20小时。

3、移植速度快，每小时2500株。

4、秧苗质量辨识度高，采用大恒专用视觉检测系统，辨识误差小于千分之五。

5、适用范围广，可适应多种不同种类，不同规格尺寸的秧苗。

系统组成

    本系统由上位机，电气控制部分，机械结构三部分组成。上位机采用29寸高配置触摸式一体机，可运行Windows XP系统，操作界面大，显示清晰。控制部分系统的控制部分采用松下PLC。PLC是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电子器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用松下公司的FPX-60T系列，利用PLC自带的4路独立的高速脉冲输出来控制伺服电机和步进电动机的运动。6路数字开关量与6个外部限位开关相连接，作为机械结构的保护限位和穴盘的检测限位。10路数字输出通过继电器放大电压来控制16个电磁阀。

       PLC有两个通讯口，一路为串口形式的232或485接口，另一路为USB形式的232接口。通过PLC附带的编程软件可进行控制程序的修改，编译。也可通过通讯口与上位机控制软件进行通讯，实现操作和监视功能。

       PLC程序接收到上位机的操作信号后，移植机构按照视觉系统的检测结果进行取放苗。操作流程如下：

                                                    图2 系统流程图

PLC控制部分连接图如下图

                                           图3 PLC控制器接线图

参数设置部分程序：

图4 PLC程序（参数设置部分）

移植运动部分程序：

图5 PLC程序（移植部分）

    执行机构采用日本松下伺服电机和德国ROBOWORKER公司的直角坐标机器人联动组成。他具有运动速度快、定位精度高、使用寿命长、承载大等特点。非常适用于搬运、码垛、涂胶、检测等设备。为了保证悬臂轴的进度和刚性，X轴运用双轨结构，两根轨通过滑块进行刚性连接。

系统的上位机软件设计

    系统的软件包括上位机的人机交互界面和PLC的主控程序。上位机程序完成操作人员同PLC之间的对话，主要是对移植过程的一个监控，各个按键动作所对应的PLC程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应。上位机监控界面如下图：

图6 上位机显示界面