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摘要：电力四驱农机土槽试验台车（以下简称土槽试验车）是用于测试农机具部件及整机各项功能的主要设备，具备测试周期短、可以进行人为调试以及抗外界因素干扰小等方面的特点，其对农机具的研发及测试起到了很好的效果。然而，在土槽试验车工作过程中也存在一些安全问题。因此，本文就电力四驱农机土槽试验台车的保护系统及软件系统方面进行分析。
关键词：电力四驱；农机；土槽试验车；保护系统；软件系统
前言
现如今，在农业机械中，土壤耕作机械设备的使用最为广泛，且对农业产生起到极大的辅助作用。由于科技的发展，农业耕作方式的转变，使得大批耕作机械得以研发出来，而对于这些机械功能的研发检测上，除了进行室外田间测试外，还需要在室内进行深入的检测研究，以便能够节省研发测试的周期，在短时间内就可以完成农机具的研发检测工作，同时农机具在研发过程中可以进行不断的修正及调整，使农机具检测过程中各项数据更具准确性，还极大的减少了人力、物力的支出。在这样的情况下，为了对新型的农机具进行功能检测，检测其是否能够达到农耕作业的要求，土槽试验车便应运而生。因此，为使该项技术能够更好的服务于农机具检测过程中，对其各项系统功能进行研究就显得尤为重要。
一、土槽试验车设计原理分析
土槽试验车（如图1所示）在系统设计上主要采用计算机进行辅助测试系统的设计，从而大幅度提高了试验数据的准确性。构造设计上主要采用变频电机来驱动前后桥四轮实现自走模式，在土槽两边建设有供土槽车橡胶轮胎行驶的轨道，行驶速度则是对驱动变频电机的转速进行调整实现控制，在行驶轨道的内侧设置有弹性的限位轮为了防止行驶过程中的跑偏移位。该试验车组成部分包括：驱动系统、液压系统、机架、动力输出系统以及控制系统等。能够实现土壤耕作部件及小型农机具的检测、试验研究[1]。
图1
二、土槽试验车保护系统分析
（1）保护系统功能作用
在进行农机试验时，除保证现场操作人员的安全外，还应该确保各类试验设备的安全。若试验过程中现场发生超电流、超载及超速等情况，则会致使试验车装置工作出现异常，同时引发传感器故障、参数超限或是测试数据异常等问题。土槽试验车系统故障保护报警功能的设计，可以极大的保证操作过程中试验设备及人员的安全[2]。
（2）车体部位的保护
通常情况下，土槽试验车整个车体长度在3.8米，因为土槽试验车的质量较大，在制动时，车体由于惯性作用存在一定的制动距离，因此，在操作过程中必须严格控制土槽试验车行驶的位置，避免土槽车出轨事故的发生。为了确保土槽车制动的安全性，其动力控制系统软件的主程序中增加了子程序，该子程序的作用是在系统进行数据采集时配合进行使用，相关操作人员能够利用时间控制和极限位移的选项进行选择，从而达到对土槽车行驶时间及距离上的控制。对土槽车进行安装时，须将行程开关（如图2所示）安装在土槽车架体的两端下部基座的位置上，还要在行驶轨道两侧预先设定的位置上放上四个撞块，当土槽车行驶过程中碰到撞块时，行程开关会通过PLC（可编程逻辑控制器）发出指令，控制电机停止转动。另外，在轨道上还设置有防撞墩，若行程开关失灵，可以有效防止土槽台车越过撞块造成出轨事故[3]。
图2
（3）电路系统的保护
在充分利用土槽台车电动机的同时，还应该确保电动机可靠、稳定及安全的运行。电路系统除了能对电动机起到控制作用外，还应该采用相应的保护装置对电动机进行保护。关于电路系统短路保护方面，利用熔断器对土槽试验车液压系统及电机控制线路进行短路保护，当土槽试验车电机的控制电路发生短路情况时，熔断器会立即熔断，使电动机电源得以切断，从而保护电机不被损害。关于过载保护方面，系统装置中利用热继电器来对液压系统的电机进行过载保护，当电动机发生断相、堵转或者是过载情况时，热继电器会使辅助触点得以断开，同时使接触器线圈断电，让主触点断开，从而使电动机电源得以切断。
（4）相关保护方面的抗干扰途径
在土槽试验车工作的过程中，也会受到外界环境因素的干扰，针对这些干扰在设计时采取了有效的措施：在对土槽车控制柜进行设计时采用钢制壳体能够有效的解决空间感应中的电磁干扰；主电路板采用大板结构，芯片采用的是低功耗、发热小的集成芯片，从而很好的避免因振动而引起的插件接触不良事故；将强电设备的控制系统及动力线分开，利用稳压电源进行供电，避免电网进入时的干扰；信号线全部采用屏蔽线进行传输，从而防止外部信号干扰；利用光电耦合器来抑制噪音干扰，避免计数器发生误操作；在系统软件中加入滤波来实现抗干扰。经过上述保护措施，使土槽试验车整个控制系统运行更加稳定及可靠。
三、土槽试验车的软件系统分析
（1）系统功能及运行环境分析
土槽试验车利用计算机进行辅助测试，其软件系统功能主要体现在对土槽车的转速、功率、速度以及动力输出等方面进行数据的采集、存储和显示。土槽试验车的软件系统对运行环境具有一定的要求，硬件上要求系统内存不小于64M、剩余空间大于1G以及在Pentium III 800M 以上的CPU上进行搭载运行，而操作系统方面则要求使用WindowsXP以上的操作系统[4]。
（2）系统界面布局
土槽试验台车在系统用户界面设计上遵循简洁美观的设计方式，主界面直接对用户显示土槽车测试及控制的主窗体，屏幕采用触屏的方式，能够实现人机快速交互操作。当土槽车进行工作时，可以利用操作台上面的按钮来对各项目活动进行控制，还可以通过仪表盘及指示灯显示土槽车的运行状态。整个主界面可以实现对土槽车行驶速度的监控、对土壤墒情监测仪的位置进行调控，对动力输出轴扭矩、功率、转速进行监控，同时能够对土槽试验车工作过程中的各类数据进行存储。从而节省了用户操作的时间，也便于操作人员对土槽试验车进行整体运行状态的动态监控。
（3）数据采集及测控系统分析
采用工控计算机和PLC组合成集散控制系统，可以在系统界面上显示整车的运行速度和输出动力轴转速等数据，并利用PLC对动力输出进行全程监控。测控系统系统可以对整车速度、动力输出轴转速、扭矩等方面的参数进行检测，还能够实现数据的采集、处理及存储等操作。
结束语
总而言之，电力四驱农机土槽试验台车在技术性能上处于国际比较领先的地位，打破了传统试验车结构不合理、自动化程度不高、测试数据不准确以及抗干扰性能差等方面的瓶颈，有效的缩短了农机具测试的周期，提高了试验的精确度及对外界因素的抗干扰性。通过对土槽试验车车体及线路部位的保护措施，极大的提高了土槽试验车测试过程中人机操作的安全性。通过软件系统界面的合理设计，实现对农机具测试过程中牵引力、输出转速及扭矩、耕深、插秧及抛秧轨迹方面数值的测算，同时采用先进的PLC控制技术，实现试验过程中的自动控制。在今后的使用过程中，还应该不断加强对土槽试验台车的功能研究，以便最大限度的发挥该项技术的优势，使其更好的服务于农业生产当中。
参考文献：
[1]杨旭. 电力四驱农机土槽试验台车的研制[D].吉林大学，2014.
[2]于艳. 农机土槽试验台的设计与研究[D].沈阳农业大学，2011.
[3]曹晓冉. 小型移动土槽试验系统的设计及其振动分析[D].新疆农业大学，2016.
[4]梁举科. 微耕机旋耕部件土槽试验台设计及试验研究[D].重庆理工大学，2016.
论文作者:赵毅,王伟,王玄
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/6
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