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基于嵌入式ARM的肥料包裝機控制系統(tǒng)的研究

發(fā)布時間：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包裝生產(chǎn)。傳統(tǒng)的肥料包裝機側(cè)重于機械方面，  采用螺旋傳動， 生產(chǎn)效率低下，運行過程中易擠死，造成停車故障，且 維護不方便，稱量不準確，包裝過程常常取決于操作   人員的經(jīng)驗。 為此，以嵌入式 ＡＲＭ 為主控制器，研發(fā)了一套肥料包裝機控制系統(tǒng)，旨在提高肥料包裝的精準度和效率。

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

肥料包裝機用于有機肥料的自動包裝，包括機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩部分。 其中，機械結(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、橫封、縱封、送料機、傳送系統(tǒng)、送膜與拉膜傳動結(jié)構(gòu)、打印機構(gòu)等單元； 控制系統(tǒng)用于操縱整個機器的正常運作， 主要包括信號采集電路、核心處理器、伺服電機、人機交互等。 肥料包裝機整體機械結(jié)構(gòu)如圖 １ 所示。

肥料包裝機開始工作時，送料機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)由定量給料機進行精準給料處理；經(jīng)過秤斗的精確計量后，當符合質(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。

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

 

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

７．限料機構(gòu)    ８．停料機構(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 肥料包裝機整體機械結(jié)構(gòu)

Ｆｉｇ．１    Ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ

    1. 執(zhí)行結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

１） 計量機械裝置。 定量給料機由數(shù)字顯示表、標

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

１） 計量機械裝置。 定量給料機由數(shù)字顯示表、標定及調(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、控制器等組成。定量給料機的工作原理為：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)動速度，然后將兩個信號送入微處理器， 計算出肥料包裝的累計量和瞬時流量，由處理器將該流量與設(shè)定流量進行比較，最后微處理器輸出信號控制變頻器調(diào)速，達到定量給料的要求。 該設(shè)備的優(yōu)點為： 結(jié)構(gòu)簡單，精度較好，投資較低，維護成本低，調(diào)校容易；缺點為：密閉性差，易漏料、揚塵，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)計了肥料包裝機控制系統(tǒng)，從肥料包裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、伺服傳動的數(shù)學模型， 到 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 嵌入式的軟硬件設(shè)計進行了多方面的研究。 為了驗證該控制系統(tǒng)的精確度和可行性，對基于嵌入式 ＡＲＭ 的肥料包裝控制系統(tǒng)的精確度進行了測試， 結(jié)果表明：系統(tǒng)包裝的偏差值均在±０．２％以內(nèi)，精準度較高，滿足系統(tǒng)精度要求。

 

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