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摘要：随着我国经济的快速发展，农业耕作的模式也在发生转变，特别是在农业机械设备的使用过程中，各式各样的土壤耕作机械被广泛使用，其对农业生产活动起着重要的作用，给农业耕作带来便利的条件。在科学技术发展的今天，电力四驱农机土槽试验台车（以下简称“土槽试验车”）的出现，实现了室内对农机具进行试验的操作，极大的缩短了农机具产品研发试验的周期。因此，本文对土槽试验车电气控制线路的设计方面进行分析，并对其软件系统方面进行研究。
关键词：电力四驱；农机土槽；试验车；电气线路；软件系统
前言
土槽试验车主要用于对耕作部件及一些小型农机等工具进行试验，对农机具设计参数进行动态监测，同时实现各类农机具土壤耕作性能的模拟实验。我国在这项技术的研发及使用上已占有重要的国际地位。因此，对电力四驱农机土槽试验台车电气控制线路的设计及软件系统进行分析，对该技术在今后的使用过程中具有重要的实际意义。
一、土槽试验车工作原理
土槽试验车（如图1所示）的主要作用是对各类农机具及整机进行试验检测，其原理是使用计算机作为辅助系统进行各项参数检测，同时可以进行人工参与调控，具有试验精度高、周期短等优点。其工作模式是通过变频电机实现前后桥四轮驱动自走，并采用橡胶轮胎制作车轮，沿着土槽两边的轨道行驶，利用驱动变频对行驶过程中的电极转速进行控制，为防止车轮跑偏的情况，轨道内侧还安装了弹性限位轮。为保证动力输出，采用液压泵来驱动马达进行工作。土槽试验车在整体设计上由机架、驱动系统、动力输出系统、液压及控制系统等部分组成[1]。
图1
二、土槽试验车电气控制线路的设计分析
（1）控制线路的设计
土槽试验车在进行控制线路设计的过程中，由于考虑到土槽车间断性工作这一特性，按照试验车工作的原理，采用了起重机的设计模式，对土槽试验车内部和外部的控制线路进行了设计，均采用集中控制柜来进行安装。在此过程中，外部电路安装器件包括380伏的电源、信号灯、空气短路器、开关闸刀及熔断器等。另外，为保证土槽试验车进行多任务操作的要求，主电路在设计上则是利用多电动机进行分控的方法来进行安装。电动机分控的作用是为土槽试验车提供动力输出、驱动、平移及液力泵等动力保障[2]。
（2）控制系统的设计
在控制系统的设计上，控制线路主要是以PLC（可编程逻辑控制器）控制系统为核心，并通过接触器及继电器来进行集中控制，且该控制系统在程序设计上还可以根据用户需求进行调节，具有组合灵活、便于扩充、可靠及抗干扰等功能特点，可以在不同情况下满足试验的需求，因而被广泛运用于电气控制系统当中。另外，在PLC型号的使用方面，主要选用的是松下FP0小型机，其具备强大的功能特性，特别是对控制器输入功能进行快速响应，同时配备可以选择的输入时长控制模式，来抵抗外部信号的干扰。在土槽试验车设计过程中，有效利用PLC的控制功能，来对试验车在工作速度、驱动、动力输出、平移及电机起停等方面加以调控，还能够进行电路信号的显示，从而实现土槽车运行过程中各项数据的实时监控及设置[3]。
（3）控制器主要工作方式
PLC在控制方式上存在一定周期性，当执行程序启动后，寄存器当中的内容会自动传输到锁存器，整个过程会产生驱动信号，然后对土槽试验车输出驱动，PLC工作时长和输入程序在周期上是相同的，在每一个周期循环过程中，都包括了联机通讯、联机通讯、输入采样、输出刷新及诊断五个阶段。
（4）电机及线路保护
土槽试验车在电路保护上，电机支线及电源干线均利用空气自动开关来进行线路短路防护。当电机线路发生过流运行或短路时，空气自动开关机变频器能够同时将三相电源切断，从而起到保护线路、可靠运行的作用。
（5）输电模式分析
土槽试验车的输电线路主要采用滑触线的形式，在滑触线内部可以嵌入8根左右的裸体导轨来作为供电的导线，每条导管长度为4米，其对外壳具有绝缘性，能够有效保证供电过程的安全。另外，导电器是一组运行在导管内的电刷架，主要由小车、行车上安置的拨叉来带动，让三相电能够通过导轨，将电刷传输到土槽车的电动机上，从而带动土槽车运行工作。
三、土槽试验车软件系统分析
（1）软件系统的功能
土槽试验车软件系统可以对土槽车的动力输出、运行速度、轴扭矩、功率、传感器及转速等数据进行存储、采集和显示。
（2）运行环境要求
对于硬件则要求内存大于64M，CPU在Pentium III 800M 以上，大于1G的剩余空间。对于操作系统则要求使用WindowsXP以上的操作系统[4]。
（3）启动系统的注意事项
在系统启动之前，需对计算机的串行通信口及PLC进行检查，检查各链接点是否准确，还要检查采集卡驱动程序的安装是否正确。
（4）数据采集方面
. 可以进行数据的存储、记录范围及条数的设置，存储好的数据可以采用文本格式输出，从而便于存档和查看。
（5）系统界面的设计
在土槽试验车软件系统的用户界面设计上讲求简单实用，便于实现人机交互的操作及掌握。该系统界面采用Windows的风格，交互手段包括状态栏、工具条、窗体及菜单等，主界面上显示的是用户对土槽车进行控制及测试的窗体，设计上比较简洁美观、可操作性较强。当土槽车运行时，可以利用操作台上面的控制按钮来实现试验中的各类控制功能。而土槽车的工作状态则可以通过仪表盘及指示灯在操作面板上进行显示，可以实现土槽车动力输出转速、功率及轴扭矩的监视，可以监视行驶的速度，实现对土壤墒情监测仪在位置调节上的控制，还可以存储测试过程中的各类数据。主界面在功能设计上极为人性化，采用触摸屏的便捷操作设计，控制界面操作简便，便于进行动态监测，还有效节省了用户的工作时间[5]。
结束语
综上所述，土槽试验车在电气控制线路及软件系统上的设计，极大的解决了传统试验车在构造、牵引及输出功率的不合理、自动化控制程度不高、抗干扰较弱、数据测试不够准确以及操作不够便捷等方面的问题。其在电路控制、数据采集及测控方面使用了较为新型的PLC技术来对各项数据进行动态监控，同时从车体、供电系统、四轮驱动及刹车等方面进行了合理、科学的设计。其在软件系统设计上采用计算机为基础，利用虚拟化及高速的摄像技术，使动态信号的测试分析得以实现智能化集成，对整个试验过程实现了监控和记录的功能。这项技术目前已处于国际领先地位。所以，对于土槽试验车在今后的使用中，不仅要加大推广力度，还应该对其各项功能进行熟练掌握和不断研究，从而能够更好的服务于各类农机具的试验工作。
参考文献：
[1]胡滨铠.轻型土槽试验台车的设计与研究[D].福建农林大学，2011.
[2]刘俊杰，杨存志，杨旭.室内土槽试验台发展研究[J].农机使用与维修，2015（05）：110-111.
[3]李军，金嗣淳，别尔德别克·吾赞.多功能土槽试验台的结构方案设计[J].农业装备与车辆工程，2015，53（04）：59-61.
[4]李军，金嗣淳，王桂英，别尔德别克·吾赞.土槽试验台研究综述[J].湖北理工学院学报，2015，31（05）：1-5.
[5]叶军.旋转式圆形土槽试验台设计与试验研究[D].浙江理工大学，2015.
论文作者:赵尔迪,王玄,王伟
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第15期
论文发表时间:2019/1/23
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