摘要：本文讨论了一种滴灌带生产自动控制系统，通过输出端控制成型切割装置，实现滴灌带自动纠偏实时控制。
关键词：滴灌带生产；自动控制；实用新型
1讨论背景
滴灌带是利用聚乙烯为材料生产的直径约16mm、厚度 0.18mm的塑料管带，每间隔一段距离在塑料管带内部或者测面有紊流减压的毛细孔并且与塑料管带的外部一个或者几个出水口相连，将塑料管带里的水、药、肥料等液体一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附件的土壤中。
滴灌带生产包括下料、挤出、半成品加工、成品加工、成品导引、成品牵引、成品收卷几个环节，有三个难点：第一，由于生产环境不同，致使滴灌带热胀冷缩程度不同，半成品加工成成品很可能变宽或者变窄；第二，将半成品滴灌带传送到成型架上压制、并切割的传送过程中如果滴灌带和成型架不能够正中对准，就会造成切割后的两条滴灌带宽度不一致；第三，将原料挤出到半成品加工过程中过滤网使用一段时间会发生局部堵塞，致使滴灌带薄厚不均。
现有技术滴灌带生产半手工控制，该技术解决半成品、成品滴灌带宽度前后宽度不一致问题的实时性不够，并且人工纠偏、纠宽、纠轻的劳动量大，效率低。
2技术方案
滴灌带生产自动控制系统包括下料装置、挤出装置、半成品测控装置、成型切割装置、导引装置、牵引装置、计米器。
主控柜通过输入端接收计米器信号、电子秤信号、触摸屏信号，通过输出端控制挤出装置，用以实现滴灌带米克重自动控制；输入端接收测宽测偏装置反馈的测宽信号，触摸屏信号，通过输出端控制半成品测控装置，实现滴灌带自动纠宽实时控制；输入端接收测宽测偏装置反馈的测偏信号，触摸屏信号，通过输出端控制成型切割装置，实现滴灌带自动纠偏实时控制。
主控柜包括主控板，触摸屏接口，报警灯、变频器、电磁阀、步进电机控制器；主控板控制信号，主控板控制信号包括报警灯控制信号、电子秤反馈信号、计米器反馈信号、变频器控制信号、电磁阀控制信号、测宽反馈信号、测偏反馈信号，测径仪反馈信号，测径仪控制信号。
下料装置包括烘干箱、下料斗，主控柜通过电磁阀控制下料斗。
挤出装置包括送料管道、挤出电机、电机螺杆；主控柜通过变频器控制挤出电机，通过挤出电机带动电机螺杆，从而实现滴灌带米克重自动控制。
半成品测控装置包括测径仪、过滤网、气泵、吹气机头，主控柜通过测径仪控制信号控制测径仪，测径仪控制气泵，从而实现滴灌带自动纠宽实时控制。
成型切割装置包括成型架、安装于成型架上的步进电机、成型轮、压轮、切割刀，成型轮电机，主控柜通过步进电机控制器控制步进电机，从而实现滴灌带自动纠偏实时控制。
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主控柜的触摸屏接口接收挤出电机极限电流设定参数、挤出电机极限频率设定参数、挤出电机工作时长设定参数、挤出电机报警值设定参数，从而实现滴灌带米克重自动控制；接收成品双根滴灌带的纠宽范围値，从而实现滴灌带自动纠宽实时控制；接收成品双根滴灌带的纠偏范围值，从而实现滴灌带自动纠偏实时控制。
测宽测偏装置中间为测宽测偏装置导论，该测宽测偏装置导论设有两个一字并排且相隔一定距离的导论，该两个一字并排且相隔一定距离的导论上方设有一组与每个导论宽度对应的平行光发射装置，下方设有一组与每个导论宽度对应的平行光接收装置，平行光发射装置和平行光接收装置通过同侧的连接管固接在一起，并且上下之间间隔一定距离；两个一字并排相隔一定距离的导论固接在平行光接收装置的上方。
测宽测偏装置还包括信号处理器，平行光源发射装置和平行光源接收装置用于测量成品滴灌带的宽度和偏度，该成品滴灌带为扁状、双根、已定型的滴灌带；测宽测偏装置的信号处理器与主控板相连接，主控板根据测宽测偏装置反馈的测宽信号向测径仪发送纠宽信号；主控板根据测宽测偏装置反馈的测偏信号向步进电机控制器发送纠偏信号。
测径仪包括一组平行光发射装置和平行光接收装置、信号处理装置、气泵功率调节装置、CPU控制模块，平行光发射装置和平行光接收装置用于测量半成品滴灌带的直径，该半成品滴灌带为单根、筒状、直径长度尚未定型；CPU控制模块设有补气控制信号、显示直径大小的信号、超差报警信号、键盘输入信号、以及与主控板的双向通讯信号，键盘输入信号用于人工旋钮设定滴灌带直径的大小，测径仪与主控板的双向通讯信号用于接收主控板反馈的宽度差值信号，CPU控制模块根据主控板反馈的宽度差值信号控制气泵功率调节装置给吹气机头补气。
3方案优点
3.1实现了带米克重自动控制、滴灌带自动纠宽实时控制、滴灌带自动纠偏实时控制。采用主控板控制的方法，实现每分钟几十次纠宽、纠偏、纠轻。
3.2克服了长期以来滴灌带米克重控制需要通过设置压力传感器的实时反馈信号的技术偏见。
4方案改进
4.1在下料斗底部增加了电子秤，主控板一边接收电子秤信号，一边接收计米信号，再根据重量与长度的经验值作为参考值，实时判断下料数量与计米长度的关系是否在正常范围。
4.2在成品下卷以前的导引和牵引装置之间增加了测宽、测偏装置，通过将测宽、测偏信号实时反馈给主控板，主控板实施控制测径仪、步进电机，实现了实时纠宽、纠偏的功能。
4.3增加了主控柜、主控柜包括变频器、电磁阀、步进电机控制器、以及控制信号。控制信号包括电子秤、计米器、测径仪、测宽、测偏输入信号，以及电磁阀、变频器、测径仪、步进电机控制信号。
4.4增加了触摸屏，触摸屏用于给主控板输入设定参数，主控板用于控制纠偏、纠款、纠轻。
4.5线路连接方式的改进：从图1的人工控制挤出装置、半成品测控装置、成型切割装置，改进为图2的主控柜控制挤出装置、半成品测控装置、成型切割装置。
5设计原理
5.1实时纠偏的设计原理
解决成品双根带子一宽一窄的问题。通过接受测偏器的反馈信号发送控制信号给步进电机控制器，从而控制步进电机。
5.2实时纠宽的设计原理
解决成品双根带子的宽度同时扩大或同时缩小的问题。通过补气量增加或减小，控制筒状滴灌带直径的加长或缩短。
5.3实时纠轻的设计原理
解决因过滤网堵塞造成原料一部分不能通过过滤网而使得滴灌带重量减轻的问题。主控板根据电子秤信号、计米器信号，计算出因过滤网堵塞的差值数据，将差值数据转换为挤出电机的电压信号，从而使得挤出电机提速，加大单位时间内原料通过滤网的数量。
6结束语
本文涉及滴灌带加工的技术领域，设计了一种滴灌带生产自动控制系统，通过输出端控制成型切割装置，实现了滴灌带自动纠偏实时控制。
参考文献
[1]李建军, 张闯江, 张卓. 新疆棉田滴灌供水系统自动化节水控制的设计与研究[J]. 农机化研究, 2015(12):236-239.
[2]赵春权, 王燕. 实用型智能化滴灌系统的研究与应用[J]. 农业技术与装备, 2013(21).
论文作者:李海江
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/1
标签：装置论文; 信号论文; 实时论文; 半成品论文; 成品论文; 反馈论文; 电机论文; 《防护工程》2019年12期论文;