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基于嵌入式ARM的肥料包裝機(jī)控制系統(tǒng)的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-05-28 15:04:31 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

  1. 引言

目前，農(nóng)業(yè)肥料的種類越來越多，包括有機(jī)肥、復(fù) 合肥、磷銨、大顆粒尿素、多孔硝胺、重鈣、ＢＢ 肥、磷肥、鉀肥及各種混配肥等，包裝的市場越來越大，越來  越多的肥料生產(chǎn)企業(yè)選擇使用肥料包裝機(jī)包裝生產(chǎn)。傳統(tǒng)的肥料包裝機(jī)側(cè)重于機(jī)械方面，  采用螺旋傳動(dòng)， 生產(chǎn)效率低下，運(yùn)行過程中易擠死，造成停車故障，且 維護(hù)不方便，稱量不準(zhǔn)確，包裝過程常常取決于操作   人員的經(jīng)驗(yàn)。 為此，以嵌入式 ＡＲＭ 為主控制器，研發(fā)了一套肥料包裝機(jī)控制系統(tǒng)，旨在提高肥料包裝的精準(zhǔn)度和效率。

  1. 肥料包裝機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理
    1. 整體結(jié)構(gòu)

肥料包裝機(jī)用于有機(jī)肥料的自動(dòng)包裝，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩部分。 其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)功能是為包裝作業(yè)流程提供結(jié)構(gòu)支撐，主要包括供料、上料、定量給料、秤斗、打料電機(jī)、橫封、縱封、送料機(jī)、傳送系統(tǒng)、送膜與拉膜傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)等單元； 控制系統(tǒng)用于操縱整個(gè)機(jī)器的正常運(yùn)作， 主要包括信號(hào)采集電路、核心處理器、伺服電機(jī)、人機(jī)交互等。 肥料包裝機(jī)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 １ 所示。

肥料包裝機(jī)開始工作時(shí)，送料機(jī)將待包裝的肥料原料送入到上料斗，接近開關(guān)監(jiān)測到上料斗內(nèi)物料，便開始向下傳送物料，在料倉內(nèi)由定量給料機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)給料處理；經(jīng)過秤斗的精確計(jì)量后，當(dāng)符合質(zhì)量誤差范圍后，使物料由下料斗卸到包裝袋內(nèi)，最后由橫封、縱封完成封口操作。

                                                                                          肥料包裝機(jī)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)圖       

 

１．機(jī)座    ２．料箱    ３．傳送系統(tǒng)    ４．上料斗    ５．接近開關(guān)    ６．送料機(jī)

７．限料機(jī)構(gòu)    ８．停料機(jī)構(gòu)    ９．夾緊開關(guān)    １０．下料斗    １１１．停止開關(guān)

１２．壓力傳感器    １３．廢料斗

圖 １ 肥料包裝機(jī)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)

Ｆｉｇ．１    Ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ

    1. 執(zhí)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肥料包裝機(jī)機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)主要包括計(jì)量機(jī)械裝置、橫封與縱封裝置、送膜與拉膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)控制模塊等 ４ 部分。 其中，重要的部分為計(jì)量機(jī)械裝置和氣動(dòng)控制部模塊。

１） 計(jì)量機(jī)械裝置。 定量給料機(jī)由數(shù)字顯示表、標(biāo)

肥料包裝機(jī)機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)主要包括計(jì)量機(jī)械裝置、橫封與縱封裝置、送膜與拉膜傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)控制模塊等 ４ 部分。 其中，重要的部分為計(jì)量機(jī)械裝置和氣動(dòng)控制部模塊。

１） 計(jì)量機(jī)械裝置。 定量給料機(jī)由數(shù)字顯示表、標(biāo)定及調(diào)校設(shè)施、秤架、稱重傳感器、速度傳感器、配料秤的密封罩、支撐架、變頻調(diào)速電機(jī)、控制器等組成。定量給料機(jī)的工作原理為：首先由稱重傳感器測量稱重秤架上的物料質(zhì)量，測速傳感器測量傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，然后將兩個(gè)信號(hào)送入微處理器， 計(jì)算出肥料包裝的累計(jì)量和瞬時(shí)流量，由處理器將該流量與設(shè)定流量進(jìn)行比較，最后微處理器輸出信號(hào)控制變頻器調(diào)速，達(dá)到定量給料的要求。 該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)為： 結(jié)構(gòu)簡單，精度較好，投資較低，維護(hù)成本低，調(diào)校容易；缺點(diǎn)為：密閉性差，易漏料、揚(yáng)塵，造成環(huán)境污染。

  1. 結(jié)論

基于 ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ －Ａ９ 內(nèi)核體系的四核微處理器 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２，設(shè)計(jì)了肥料包裝機(jī)控制系統(tǒng)，從肥料包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、伺服傳動(dòng)的數(shù)學(xué)模型， 到 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 嵌入式的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方面的研究。 為了驗(yàn)證該控制系統(tǒng)的精確度和可行性，對(duì)基于嵌入式 ＡＲＭ 的肥料包裝控制系統(tǒng)的精確度進(jìn)行了測試， 結(jié)果表明：系統(tǒng)包裝的偏差值均在±０．２％以內(nèi)，精準(zhǔn)度較高，滿足系統(tǒng)精度要求。

 

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