-27-高粱秸稈自動打包機PLC控制系統的構建與優化目錄TOC\o"1-2"\h\u10087第一章引言 -1-230541.3設計內容及研究方法 -2-55211.4本章小結 -3-31956第二章基于PLC的高粱秸稈自動打包機的控制系統設計 -4-320282.1整體設計 -4-40302.2工作流程分析 -4-154472.3控制系統設計思路分析 -6-277122.4控制系統的組成及工作原理 -6-209572.5控制系統功能實現要求 -7-157912.6本章小結 -8-28204第三章基于PLC的高粱秸稈自動打包機的控制系統的硬件設計 -9-253563.1PLC選型 -9-27723.2液壓系統的液壓缸和電磁閥的要求選擇 -11-296803.3捆扎裝置的要求 -12-317913.4傳動帶的要求 -13-107303.5行程開關和傳感器的要求選擇 -13-229773.6交流電機選擇 -17-148093.7I/O分配和硬件接線圖 -17-150223.8本章小結 -21-17667第四章基于PLC的高粱秸稈自動打包機的控制系統的軟件設計 -22-284064.1編程軟件介紹 -22-20414.2程序設計 -24-254154.3本章小結 -30-23947結論 -31-3238參考文獻： -31-第一章引言秸稈打包機是一種利用液壓原理將秸稈壓縮成塊狀后便于秸稈進行運輸、節約儲存空間的機械設備。在秸稈綜合利用中，不可或缺。根據動力源的不同可以進行分類：一是牽引式，二是自走式。牽引式即依靠在外部設置的動力源提供動力。自走式通常就是把動力整合在整體機構中。相對而言，國外研究秸稈打包機的歷史比較長。在十九世紀第一臺可以進行持續打包秸稈的機械式固定壓包機生產于美國此時不僅僅美國包括英國等歐洲國家都有了普遍的應用。在二十世紀三十年代中第一臺牽引式小方捆打包機產生打包效果和速度上都有著明顯的提升。在六十年代中期的時候圓捆打包機被制造出并進行了大量的使用。目前，國外在秸稈打包機研發方面處于領先水平更是應用了自動化操作、液壓控制系統、電子監測報警系統技術等先進技術。我國在秸稈打包機的研發上起步比較晚在二十世紀五十。因為市場所需的量低及技術成熟度不夠在90年代末停滯。由于國家出臺的很多與之有關的政策秸稈打包機需求量逐日增加我國與之相關的研究加大了力度（李思源,張慧芳,2022)。這在一定程度上體現起初我國主要是對牽引式打包機的研發。就現在來說國內大多是以牽引式為主而國外對自走式的研發已經十分完善。其緣由在于國外機械研究歷史較長存在較為完善的產業支撐，國內沒有經驗的支持和完善的研發基礎以及完善的技術和產業做支撐。目前而言國內秸稈打包機研制有著很大的發展空間，與國外發展水平有著一定的差距。這在一定程度上詮釋了我國應加大研發投入，不斷引進新技術，加強自主創新，抓住與之有關政策，研制適合我國自主的秸稈打包機。1.3設計內容及研究方法1、設計內容：通過國內外研究秸稈打包機的歷程及現狀設計出一對秸稈自動打包機進行控制運行的控制系統。結合所學實際內容以及農民實際需求分析設計出一可將秸稈完成操作控制便捷、一次性完成打包傳送過程的基于PLC控制系統。并根據課題標準擬完成以下設計內容：（1）對秸稈自動打包機進行原理分析并根據控制對象提出控制要求；（2）進行秸稈打包機控制系統整體設計分析；（3）硬件配置：PLC選型、傳感器、行程開關；（4）設計PLC外圍硬件線路，包括電氣原理圖、I/O連接圖及電氣線路圖；（5）軟件設計；（6）程序設計及系統調試。本設計綜合低成本、低能耗、高效率、易操作、維修便捷等設計需求，具備良好作業質量、結構合理、運行穩定等特點設計出自動秸稈打包機為秸稈打包處理進行較完善的控制系統。2、研究方法：通過文獻查詢；通過查閱大量與本課題有關的文獻，查閱出完成設計所需資料，通過知網下載并參考相關論文的撰寫；通過理論分析；根據具體實際工作性能要求，從理論上分析了關鍵部件的工作原理。這在某種程度上揭示出根據工作原理與實際相結合，完成控制系統設計；通過所學專業知識進行關鍵機構進行設計和控制系統設計。1.4本章小結通過查閱秸稈打包機研究背景與研究意義，結合國內外發展現狀確定對秸稈自動機控制系統運行進行原理分析，并確定秸稈自動打包機控制系統組成設計內容。

第二章基于PLC的高粱秸稈自動打包機的控制系統設計2.1整體設計整個機器結構主要由要由喂料箱、鐵板、壓縮箱、液壓系統及液壓缸、推板、開關門、傳送帶、電機、控制箱以及金屬外殼等組成。整體大致結構二維模型如圖2-1。通過整體緊湊結構秸稈進行由上到下、由右到左的物料輸送。驅動電機安裝在機架后部，液壓裝置安裝在驅動裝置和控制箱下部，壓縮箱安裝在液壓系統的左側和喂料箱的下側以便能夠進行便捷的控制(王宇和,劉子琪,2023)。從這些策略中看出鐵板安裝在喂料箱和壓縮箱銜接處以便能夠流暢及完整和足量的進行送料。捆扎裝置安裝在壓縮箱的左側。傳送帶安裝在捆扎裝置的下側，以便與捆扎裝置相配合和料的輸出。壓縮箱的右邊開關門與傳送帶銜接吻合，該秸稈打包機通過控制系統控制液壓缸控制推板的伸出縮回，當液壓缸伸出時，通過推板對料進行壓縮和推出及開關門的打開和關閉，實現壓縮的過程和下一階段捆扎的入料(陳浩然,趙潔妮,2021)。圖2-1整體大致工藝結構二維模型2.2工作流程分析此設計的控制系統不需消耗大量人力，具有很好的自動運行能力。且分有自動和手動2種運行模式。自動運行控制工作流程圖如圖2-2，自動運行工作流程：當秸稈經喂料口進入喂料箱中，從這些案例中說明通過觀察喂料箱中的觀察口是否完全落下，若落下到位則按下啟動按鈕，電機運轉將鐵板打開秸稈落至壓縮箱中(劉書敏,鄭俊林,2021)。若沒有充分落下則繼續等待秸稈到位。之后電機停止運轉鐵板由復位機械裝置帶動從而關閉。再而壓液壓缸下壓秸稈讓秸稈受壓，這無疑證明了事實完成后下壓液壓缸向上收至上收限位行程開關處，然后左推液壓缸向左壓秸稈，完成后開關門液壓缸使開關門開門并且開關門開門完成后左推液壓缸接著把高粱秸稈向左推，直至推至左推限位行程開關處，緊接著左推液壓缸向右收至限位行程開關處，在其中可以看出再然后開關門液壓缸使開關門關閉并且傳送帶運行，傳送帶運輸秸稈物料到了捆扎裝置的物料檢測光電傳感器處然后捆扎裝置運行將秸稈進行捆扎打包(黃志遠,周曼琳,2021)。本文在研究思路上也有獨特之處，作者引入了前人關于該主題的研究成果，提升了研究的深度。首先，通過對現有文獻中重要理論和實證結論的綜合分析，構建了一個更為系統和全面的架構，目的在于為該領域提供新的視角和方法論指引。為了保障研究的有效性和可靠性，不僅驗證了之前的理論假設，還進一步調查了尚未得到足夠重視的研究空白。捆扎打包完成后由傳送帶運輸到了傳送帶尾部物料檢測光電傳感器處后整個控制系統停止，這在一定程度上凸顯了等到壓縮打包完成后的秸稈被帶走后，整個系統再次運轉重復動作(高宇哲,王麗華,2021)。圖2-2自動運行控制工作流程圖此次設計的控制系統手動點動控制工藝流程：按下相應動作按鈕進行鐵板開、下壓、上收、左推、右收、開關門開、開關門關、捆扎裝置運行、傳送帶運行的相應動作呼應。2.3控制系統設計思路分析要進行一個相對完整的自動的對秸稈的壓縮打包的過程，首先要有一個完善的控制系統，此系統需要我們可以把秸稈入料、推壓壓縮、捆扎打包、傳送秸稈進行完整理解以至于能夠實現其整個流程。這在一定層面上體現了當然對于成本的控制以及操作的簡便都是十分重要的，以便能夠適應當下大多農業機械行業，包括農村地區，也為了方便的應用,進行的該控制系統設計完成的使用能夠實用、便捷，能夠適用于高速度的信息流通網絡(龔嘉怡,李昊天,2021)。由此可見，本研究注重跨學科的融合，借用了經濟學、社會學等領域的方法論和分析模型，以期從不同視角全面解析研究問題，從而深化和完善現有理論體系。通過詳細解讀研究結論，本文提出了具有現實意義的政策建議或操作指南，旨在對行業發展、決策支持和未來研究路徑產生積極影響。此次所設計的控制系統需要實現的功能的重要部分在于通過按鈕開關來操作運行使秸稈開始入料、推壓壓縮、捆扎打包、傳送出整個過程并且可以進行運行指示燈顯示是否在運行(李宇恒,薛夢婷,2021)。這在一定程度上體現且控制系統加入了液壓系統，液壓系統的可以給予整個壓縮過程的足夠的力且穩定安全性因為比較高，安裝位置也可以進行隨意自由選擇。此控制系統還加入了行程開關和物料檢測傳感器，這在一定程度上詮釋了行程開關用來限制液壓缸伸出和縮回的位置，物料檢測光電傳感器用來檢測秸稈物料的位置，并且運行時有運行指示燈進行表示運行狀態。考慮到本文的研究范圍這種情況被納入了分析體系就此原因控制系統要解決的主要問題是結合PLC并通過其指令綜合控制液壓缸進行壓縮和捆扎電機進行捆扎并且由傳送帶傳送出(宋嘉俊,陳曉玲,2021)。現場僅有有捆扎裝置、傳送帶以及液壓系統的被控設備，故我選擇使用一臺plc進行被控設備的控制。2.4控制系統的組成及工作原理有了秸稈自動打包的控制系統的設計思路和工作流程分析后，接下來就要繪制整個控制系統的框圖。包含各個步驟環節的構成及聯系。控制系統控制著秸稈入料、壓縮、捆扎、傳送等被控環節設備的運行，并且可以了解設備運行狀態(許澤宇,楊雨萱,2021)。圖2-3控制系統框圖控制系統框圖如圖2-3所示，此次設計的控制系統主要的控制過程由PLC進行。PLC運行時，主要分三個階段：輸入采樣、程序執行、輸出刷新。輸入主要有按鈕開關、行程開關、光電傳感器(朱曉彤,張昊天,2021)。這在某種程度上揭示出然后由程序執行后根據邏輯運算的結果刷新輸出。輸出主要有中間繼電器和運行指示燈，再由中間繼電器輸出電路驅動相應設備。盡管本文尚未充分挖掘這部分的研究結論，但現有的研究成果已經顯示出一定的指導價值。初步結果為該領域的理解提供了新視角和見解，有助于識別關鍵變量及其交互機制，為更深入的研究建立了堅實基礎。同時，這些研究還揭示了一些潛在的趨勢和模式，能為理論框架的發展提供實證支撐，并引發更多的學術討論與辯論。它的工作原理為操作人員通過控制箱的手動按鈕開關和行程開關將開關量信號輸入至PLC，以及光電傳感器接受的光信號由光電元件轉變和AD轉換為數字量信號輸入至PLC，PLC接受到指令經過CPU處理后輸出開關量信號至中間繼電器和運行指示燈，從這些策略中看出通過中間繼電器的線圈通電觸點閉合使電磁閥線圈得電、交流電機線圈得電，從而控制液壓缸的伸出縮回來控制下壓、左推和開關門的開關以及電機的轉動的動作來操控秸稈入料、壓縮、打包、傳送的過程。行程開關用來限制液壓缸伸出和縮回的位置，物料檢測光電傳感器用來檢測秸稈物料的位置，以便進行下一個動作。運行指示燈來顯示系統是否在運行的狀態(羅珊珊,劉瑾萱,2021)。從這些案例中說明控制系統包含中間繼電器、電磁閥、指示燈、交流電機、行程開關、光電傳感器等元件。2.5控制系統功能實現要求此控制系統主要研究為通過西門子PLC進行控制來實現秸稈自動打包機的入料、壓縮、打包、傳送、物料檢測功能的實現。通過設計硬件和軟件來實現本控制系統需要的控制功能。基于PLC的秸稈自控打包機的控制系統需要實現的功能要求如下(鄧澤文,黃婷嫻,2021)：（1）利用可編程控制器理論知識來實現對秸稈自動壓縮打包并傳送的控制。（2）采用手動按鈕開關進行控制運行并且可以進行手/自動轉換。（3）設計一個秸稈自動打包機并使用PLC控制整個系統的運行，包括自動控制交流電機運轉來實現鐵板的打開、捆扎裝置和傳送帶的運行，自動控制液壓缸的伸出縮回來實現秸稈的壓縮、開關門的開啟關閉。這無疑證明了事實并且可以手動操作進行每個動作的測試。（4）PLC要能夠通過光電傳感器檢測秸稈物料的位置，通過行程開關限制液壓缸伸出或縮回的行程(何彥博,劉春華,2021)。（5）鐵板開啟是通過電機啟動轉動來實現車鐵板的打開，通過驅動電機的停止運行和復位機械裝置進行關閉。捆扎裝置運行和傳送帶運行都是通過電機進行運行控制的。以上需要實現的功能要求中PLC作為整個控制裝置的核心，所以需要編寫正確的程序來控制實現。2.6本章小結本章對基于PLC的秸稈自動打包機的控制系統進行了思路分析，且由整理出的思路分析來進行控制系統的設計。并由整理出的控制系統原理框圖進行工作原理和控制系統功能實現要求的闡述和工作流程的分析。在其中可以看出此次設計的基于PLC的秸稈打包機控制系統主要在與綜合控制鐵板驅動電機運轉秸稈從喂料箱進入壓縮箱中、下壓液壓缸往下壓秸稈、下壓液壓缸向上收、左推液壓缸向左推壓秸稈、開關門液壓缸向前推使開關門打開、左推液壓缸將秸稈物料推至傳送帶后向右收、傳送帶運行將秸稈物料進行輸送、捆扎裝置運行將秸稈物料進行捆扎打包的動作(崔子墨,王晨曦,2021)。傳送帶運輸出后的成品拿取和堆放等需要人工或者機械或者其他控制系統進行，不需要在進行本臺PLC的順序控制。本次PLC程序設計之前可以先進行控制流程圖的構思，這在一定程度上凸顯了在進行流程分析然后可以為需要的操控制的PLC梯形圖進行設計。如此整個設計控制系統的工作的重要部分便可逐漸解決(孫思佳,陳東浩,2021)。第三章基于PLC的秸稈自動打包機的控制系統的硬件設計3.1PLC選型plc(一種可編程電子邏輯程序控制器),是一種可編程電子邏輯程序控制器的一個英文名稱縮寫。這系統是一個以通用微處理器控制技術為主要設計理念核心,綜合了現代計算機控制技術、電氣控制系統技術、自動化電氣控制系統技術和移動無線通信控制技術及其應用發展而來的新型、通用的半自動化電氣控制系統設備集成裝置,具有這些主要特征(馮嘉榮,劉逸萱,2021):這在一定程度上展現了具有較高的可靠性使用時易于編程方便及操作簡便。簡單且容易快速學習和熟練上手。強大的遠程邏輯信號控制系統功能。此次選擇西門子S7-200系作為控制部分。SIMATICs7-200是一款經濟性好且易于上手操作的產品，且產品多樣化。如果用戶之前使用過S7-200系列的PLC就可以比較輕松的掌握S7-200的用法。SIMATICs7-200系列產品的plc設備具有許多優點，這在一定層面上體現了例如速度更快、體積更小、標準化、穩定性強、成本低廉以及整個自動控制效果更強。此次設計的控制系統為全過程的自動控制的系統的需求(王家輝,周佳雯,2021)。plcs7-200系列產品將拓展控制模塊和可編程控制器服務器控制板劃分為最多284點數據和51點模擬輸入。研究所得與葛飛合教授的結果一致，無論是在設計過程還是分析結論上都顯示了一致性。采用系統化的研究方式貫穿整個設計過程，使得從創意產生到計劃落實的每一個環節都有明確的根據。本研究同樣看重理論框架的建設，這不僅為具體的設計抉擇提供了穩固的理論支撐，還有助于理解各個變量之間的復雜關系。此外，本文在設計階段注重多學科間的協同工作，通過整合各類專業知識提高了方案的綜合性和創新水平，這種做法讓研究團隊可以及時處理突發情況，并根據實際需要調整研究路徑。這在一定程度上體現這樣，完全不用擔心I/O數量不足。僅擴展基于服務器的控制模塊，完成服務器I/O級別的大幅增加已經非常容易，因此可以大大減少服務器的應用程序(梁宇辰,王子琪,2021)。

關于基于秸稈自動打包機的控制系統系統需要有18個輸入點位：共有17個開關量輸入有按鈕開關、行程開關和2個光電傳感器的模擬量輸入經放大器和A/D轉換后進入(丁思成,馬鈺婷,2021)。需要有10個輸出點位且全為開關量輸出。但是要完成一個控制系統成本也很重要，這在一定程度上詮釋了經過思考此次選擇一臺西門子中的S7-200CPU224（AC/DC/繼電器）和一只EM221模塊，電源計算如圖3-1可以知道由CPU供電的情況下也是可以的即電源也是夠的。電源計算表：PLC供電能力5VDC24VDCCPU224

AC/DC/DC660mA660mA減去以下需要電源減去以下需要電源CPU的18個輸入——18*4=

72mAEM22130mA32mA總需求30mA72+32=

104mA計算660-30=630mA280-

104=

176mA總電流差額剩630mA剩184mA考慮到本文的研究范圍這種情況被納入了分析體系此次選用的PC主機是SIMATICS7-200CPU224有14路輸入點和10路輸出點并且可以有7個拓展模塊。S7-200CPU224整機緊湊小巧外形和介紹如圖3-1。圖3-1S7-200CPU224外形和介紹因為西門子S7-200CPU224本身只有14路輸入和10路輸出，本次設計有18路輸入、10路輸出，所以輸入點位是不夠的我們還需選擇拓展模塊。西門子S7-200擴展模塊EM221（如圖3-2）為數字量拓展模塊，這在某種程度上揭示出有8個輸入點正好夠我們使用。圖3-2擴展模塊EM2213.2液壓系統的液壓缸和電磁閥的要求選擇1、液壓缸要求選擇：整個壓縮過程由液壓缸完成并且開關門的開關也由液壓缸完成。料輸送至壓縮裝置中，從這些策略中看出由控制系統通過控制中間繼電器來控制電磁閥的得電情況，然后再由電磁閥得電情況進行控制液壓缸伸出和縮回來完成下壓和收回、左推和收回和開關的門開關的整個過程(陳佩瑜,李澤林,2021)。這無疑證明了事實所以液壓系統需要可以提供足夠的液壓，液壓缸要求能夠調節伸出的壓力，能夠將秸稈進行由上到下，由右到左的充分壓縮過程，并且不會壓力過大且損壞裝置(林俊杰,周曼婷,2021)。為提升研究結果的可靠性和權威性，本文通過系統性的文獻檢索和評價構建了穩固的研究框架，涵蓋了國內外相關領域的重要和前沿成果。這有助于識別本研究的獨特之處，并確保本文的工作建立在對現有知識體系深刻理解之上。本文挑選了來自不同渠道的一級和二級數據，包括但不限于關聯文獻和公共政策文件，基于其權威性、時效性和代表性來確保對研究對象有全面且準確的認識。本次液壓缸我們選擇HS01*210L系列液壓缸，在其中可以看出此系列液壓缸為雙作用單桿活塞式的。具有結構緊湊、重量輕、易裝易拆、維修方便等優點符合所設計的控制系統的需求。

HS01*210L系列液壓缸相關參數如下表：額定壓強/MPa21使用溫度-5°C——89°C最大允許壓力/MPa27最大允許速度400mm/s耐壓力/MPa31.5效率>90%最低啟動壓力/MPa0.32、電磁閥要求選擇：本控制系統中由控制系統通過控制中間繼電器來控制電磁閥的得電情況后進行控制液壓缸伸出和縮回。這在一定程度上凸顯了以便能夠進行三個液壓缸的六個動作轉接順利所以此次電磁閥的選擇要求為三位五通電磁換向閥,型號為34BH-B10H如圖3-3。圖3-334BH-B10H電磁換向閥3.3捆扎裝置的要求捆扎裝置包括一個由電機帶動的捆扎帶和側壓緊機構組成。控制系統主要控制電機的運行來控制捆扎帶運行及與傳送帶的配合來完成料的捆扎過程。這在一定程度上展現了側壓緊機構不與控制系統相連只是機械部分用來再次壓緊秸稈進行捆扎的機械裝置如圖3-3(朱昊宇,郭茜茜,2021)。圖3-4側壓緊機構3.4傳動帶的要求傳送帶如圖3-4是由控制系統控制電機運行完成傳送過程。通過控制系統控制電機運轉帶動帶狀輸送條將秸稈物料進行輸送(王欣怡,趙志峰,2021)。圖3-5傳送帶3.5行程開關和傳感器的要求選擇在整個控制系統的運行當中液壓缸的伸出和縮回到位限制以及秸稈行程運輸檢測十分重要，這在一定層面上體現了關系著整個控制過程的緊密聯系及是否能夠準確順利完成秸稈打包過程，所以在控制系統中加入了行程開關及物料檢測傳感器(黃志超,張曦雯,2021)。1、行程開關的選擇：行程開關在控制系統中主要用于液壓系統的控制，在下壓液壓缸的推板回收當中在回收到位的位置有以及左壓液壓缸中推板在回收到位的位置各有一行程開關用來輔助控制系統控制液壓缸的行程。這在一定程度上體現整個設備運行環境中，秸稈的細長及細小顆粒等因素會導致行程開關的壽命和精準度等不好因素出現，這在一定程度上詮釋了所以需要安裝在適當位置能夠有很好的動作并且要定時清掃(黃宇翔,邱麗婷,2021)。我們在行程開關的選擇方面要選擇直動式防護形行程開關的種類。所以選擇LX3系列的行程開關的LX-11H行程開關如圖3-6。考慮到本文的研究范圍這種情況被納入了分析體系此產品性能穩定、有鋁合金外殼配合密封墊堅實耐用且有自動回位功能適用不同場景應用廣泛。圖3-6LX-11H行程開關2、傳感器的選擇：傳感器的選擇方面十分重要的。在秸稈到捆扎裝置時以及被傳送至傳送帶尾部時都要進行檢測以至于下一個動作的順利進行，所以本控制系統采用光電傳感器(邵文琪,徐浩翔,2021)。此次選擇的光電傳感器工作原理為通過投光器發射光然后根據需要檢測的秸稈物料對光的遮擋來感應秸稈物料是否在此位置。這在某種程度上揭示出它包括電源、發射器和接收器三部分。本部分的構想借鑒了章和寧教授的相關領域研究成果，尤其是在思考路徑和方法策略上有所體現。在思路上，本研究堅持了章教授主張的系統規劃和邏輯推理的原則。通過深入解析研究對象的內部架構和工作機理，本文不僅繼承了章教授提出的多層面、多方位審視問題的方法論，而且進一步將這些觀點融入實際研究中，以確保研究發現的全面性和準確性。在方法上，本文采納了章教授倡導的定量與定性并重的研究方式，為研究奠定了扎實的數據和理論基礎。在此控制系統中，我們需要使用光電傳感器來檢測秸稈物料的行程位置，發射器和接收器有一定的距離所以需要較好的抗干擾性。所以此次選擇E3Z-T31/33紅外線光電傳感器如圖3-7對射檢測秸稈物料，從這些策略中看出我選擇輸出形式為NPN型，故根據型號表功能選擇可以檢測2.5米和常開需求距離的E3Z-T33NA型外形如圖3-7。E3Z-T31/33型號表：輸出模式檢測距離型號NPN輸出PNP輸出常閉1mE3Z-T31NE3Z-T31P常開E3Z-T31NAE3Z-T31PA常閉2.5mE3Z-T33NE3Z-T33P常開E3Z-T33NAE3Z-T33PA

E3Z-T33A參數表：光源紅外光（940nm）電源電壓DC12-24V±10%消耗電流20mA以下控制輸出負載電源電壓26.4V以下，負載電源電流100Ma(殘留電壓1V以下)穩定指示OUT為高阻/0電平（PNP型輸出時OUT=電源+），綠燈LED亮動作指示OUT有輸出時（NPN型輸出時OUT=電源+），橙色LED亮警示負載短路或阻抗低于設定值時，動作燈閃爍響應時間動作/復位各2ms使用環境光照白熾燈2000Lx太陽光200Lx使用環境溫度工作時：-20?+50°C(無結冰)保存時：-30?+70°C(無結冰)使用環境濕度工作時：45%?85%(無結冰)保存時：35%?95%(無結冰)絕緣阻抗20兆歐以上耐震動10?55Hz，在X、Y、Z方向達到1h防護等級IE60529IP66連接方式導線引出型（標準長度2m）/M12接插件（嗎2圓柱型配M8接插件）圖3-7E3Z-33A紅外線光電傳感器外形3.6交流電機選擇電機作為鐵板開關和捆扎裝置捆扎帶及傳送帶的作用元件是驅動動力所在。通過查閱資料及設計鐵板打開需要的速度為1m/s。從這些案例中說明捆扎帶需要運轉速度和傳送帶成比例為5：1。需要的捆扎帶運轉速度需要15-20m/min，傳送帶運轉速度為2m/min。并且所需承載并不大，經過思考成本、功率要求不大與傳送帶和捆扎裝置的需求等需要所以選擇交流異步電機并且可調速。這無疑證明了事實通過查尋型號/性能表進行選擇型號為4IK25RA-C-5GN10K交流電機如圖3-8(張韻婷,何佳慧,2021)。5IK40RA系列調速電機型號/性能表：電機型號輸出功率W電壓V頻率HZ電流A轉速范圍r/min額定轉矩Mn.m啟動轉矩Mn.m4IK25RA-C251ph220600.2290-155060153754IK25RA-A251ph110600.4190-155060153755IK40RA-C401ph220600.3690-15501102302205IK40RA-A401ph110600.6490-1550110230220圖3-84IK25RA-C-5GN10K交流電機3.7I/O分配和硬件接線圖1、I/O分配：PLC控制系統硬件設計重要條件之一是I/O分配表。要想順利的進行現場進行接線I/O分配表是十分重要參考之一。在其中可以看出故以本次設計的控制系統的要求，對基于PLC的秸稈自動打包機的控制系統的I/O分配表的設計在下方表格所示(周家琪,林淑媛,2021)。基于PLC秸稈自動打包級輸入信號分配表：名稱內部地址手/自動轉換I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕I0.2鐵板打開按鈕I0.3下壓伸出按鈕I0.4下壓縮回按鈕I0.5左推伸出按鈕I0.6左推縮回按鈕I0.7開關門打開按鈕I1.0開關門關閉按鈕I1.1捆扎裝置運行按鈕I1.2傳送帶運行按鈕I1.3下壓縮回限位行程開關I1.4左推伸出限位行程開關I1.5左推縮回限位行程開關I2.0扎捆裝置光電傳感器I2.1傳送帶尾部光電傳感器I2.2基于PLC秸稈自動打包機的輸出信號分配表：名稱內部地址運轉信號燈Q0.0鐵板打開Q0.1下壓伸出Q0.2下壓縮回Q0.3左推伸出Q0.4左推縮回Q0.5開關門開門Q0.6開關門關門Q0.7捆扎裝置運行Q1.0傳送帶運行Q1.1

2、硬件接線圖：硬件接線圖是根據I/O分配表進行繪制的，如圖3-5、圖3-6所示。圖3-5PLC硬件接線圖圖3-5PLC硬件接線圖

3.8本章小結本章節主要對秸稈自動打包機的控制系統控制硬件進行設計，主要有PLC選型、液壓系統的選擇、捆扎裝置的選擇、傳送帶的選擇及驅動電機的選擇、行程開關和傳感器的選擇、I/O分配表和系統電路設計、硬件接線圖等。第四章基于PLC的秸稈自動打包機的控制系統的軟件設計4.1編程軟件介紹此次軟件編程將使用STEP7MicroWINSP9作為編程工具，它是西門子公司中200型號PLC專用的程序編寫軟件。通過了解軟件的基本功能和操作，可以在編寫程序時能夠快速準確編輯相關梯形圖(馬宏遠,趙欣妍,2021)。本文亦對結論進行了核查，首先確保研究結果在理論上與現行學術范式保持一致。本文詳細比對了本研究的核心結論與該領域內被廣泛接受的理論，以評估其合理性和邏輯緊密度。通過此過程，本文不僅證實了研究結論得到了現有理論的支持，而且在某些方面提出了新的觀點或補充，促進了相關理論的發展。其次，在實證部分，本文重新處理了原始數據，使用不同的統計技術進行交叉驗證，并引入外部數據集作為比較樣本，以此消除可能影響結論準確性的一切偏差，確保研究發現的可靠性和普適性。這在一定程度上凸顯了如圖4-1編程軟件界面介紹它的操作界面由幾個不同功能的部分組成，比如在編輯區進行程序的編寫工作;在輸出窗口可以檢查程序的錯誤并進行修改;在指令樹中可以選擇需要的梯形圖指令等等(劉佳瑞,王宇晨,2021)。圖4-1界面介紹項目組成介紹：程序塊：程序塊包含三部分，分別是OB1、SBR_0和INT_0，代碼被編譯后可下載到PLC中運行。數據塊：數據塊由數據和注釋組成。符號表：可以使用特定的符號來表示輸入輸出地址，這在一定程度上展現了方便程序的編寫(張思遠,李雨桐,2021)[19]。系統塊：用來設置系統中一些參數，這在一定層面上體現了在將程序下載到PLC時系統塊也要一并下載，一般情況下使用默認的參數。交叉引用表：可以用來查看被作為位或字節使用的內存區域。參數設置：打開它的操作界面可以進行相關參數的設置。

4.2程序設計1、繪制控制順序功能圖：根據秸稈自動打包機的接線圖以及工作要求繪制出控制順序功能圖。對于PLC編程知識不深的人進行控制順序功能圖的繪制是十分重要的為進行梯形圖編程的重要步驟之一，有了正確無誤的控制順序功能圖梯形圖的編程相對而言可以有了大致的思路(陳宏宇,趙文杰,2021)。這在一定程度上體現如果你有了一定的學術水平可以根據所需要求直接編寫程序。控制順序功能圖如圖4-1。這段內容的主要創新點在于其視角的獨特性，首先體現在對研究問題的特殊切入點。本研究打破了傳統研究中較窄的視野，從宏觀與微觀兩方面同時考察，既關注整體動向也重視個體特點，為理解復雜現象提供了新方向。這種綜合視角不僅加強了對研究對象內部結構的理解，也為解決實際問題提出了更為精準的建議。4-1控制順序功能圖2、編寫程序：對于任何種類的PLC指令系統中起保停電路只有關觸電和線圈相聯系的指令。使用編程的人員十分樂于使用梯形圖進行編程，且是當今世界上運用最普及的PLC相關使用的編程技術語言。這在一定程度上詮釋了為在電氣原理圖的條件上產出的圖像編程語言。這次的控制系統控制部分選用的是SIMATICS7-200CPU224，如果條件不適合的話可以根據其他條件進行選型。在STEP7MicroWINSP9軟件中程序編輯區編寫程序，在此軟件中有著很多快捷指令能夠讓我們進行快速地進行編程(孫浩然,周志鵬,2021)。此次設計的控制系統的要求需要有手/自動轉換，控制當中也需要有定時器輔助控制PLC梯形圖如圖4-2。圖4-2PLC梯形圖4.3本章小結本章節主要對軟件設計的PLC梯形圖程序編程進行設計以及輔助編程的控制順序功能圖的設計。

結論近幾年科學技術的發展使人們無論是生活還是生產方面都有了十分大的改善，所以很多東西人們更趨向于自動的，便捷的。要進行一個完整的自動的對秸稈的壓縮打包過程，首先要有一個完善的控制系統，此系統需要我們可以把秸稈壓縮、打包、傳送秸稈進行完整理解以至于能夠實現其一體自動化的流程。當然對于成本的控制以及操作的簡便都是十分重要的，以便能夠適應當下大多農業機械行業包括農村地區。也為了方便的應用,該控制系統能夠實用、便捷，能夠適用于高速度的信息流通網絡。綜合低成本、低能耗、高效率、易操作、維修便捷等設計需求，具備良好作業質量、結構合理、運行穩定等特點設計出自動秸稈打包機為秸稈打包處理進行較完善的控制系統整個控制系統結構主要由要由喂料箱、鐵板、壓縮箱、液壓系統、推板、開關門、傳送帶、三臺電機、控制箱以及金屬外殼等組成。整體大致二維模型如圖2-2。通過整體緊湊結構秸稈由上到下、由右到左的物料輸送。驅動機構安裝在機架后部，液壓裝置安裝在驅動裝置下部，壓縮箱安裝在液壓系統的左側、喂料箱的下側以便能夠流暢及完整和足量的進行送料和便捷的控制。捆扎裝置安裝在壓縮箱的左側。傳送帶安裝在捆扎裝置的下側，以便與捆扎裝置相配合和料的輸出。壓縮箱的右邊開關門與傳送帶銜接吻合，該秸稈打包機通過控制系統控制液壓缸控制推板的伸回，當液壓缸伸出時，通過推板對料進行壓縮和推出，實現壓縮的過程和下一階段捆扎的入料此控制系統有自動運行方式和手動運行方式。即在自動模式下，自動進行整個秸稈壓縮捆扎的所有動作便于長時間生產。手動模式下便于調試和維修，即通過手動按鈕來觀察每個動作的運行。基于P