PLC 技术在农业机械电气控制装置中的运用

刘 洁

（晋中信息学院，山西 晋中 030800）

近年来，农业机械化水平显著提升，但是客观地讲，我国农业机械生产对人工手工操作表现出较高的依赖性，自动化控制技术长期没有实现普及应用。在此情景下，加大PLC技术的研究与应用力度具有很重要的现实意义，其能显著提升农机智能控制水平，助推农业生产自动化目标的实现进程，为粮食生产安全提供可靠的技术支撑。

1 PLC技术特征

首先，占用空间相对较少。PLC有自身体积微小、占用空间少等优点，通过PLC构建的电气控制装置能明显减少空间资源的用量。PLC体系较灵活，故而可以在外部环境不变时灵活调整电气控制装置的方位，进而更好地落实自动控制理念。

其次，抗干扰能力强。合理运用PLC能成功建设出结构复杂的集成电路，这种电路在实际应用时表现出很强的抗干扰能力，便于技术人员操控电气控制装置[1]。

最后，检测便捷。PLC技术能快速探查到电气控制装置运行过程中存在的问题，并将相关信息反馈给技术人员，分析故障成因，编制处理方案。

2 PLC技术分类

2.1 现场总线控制系统（FCS）

FCS内分布着众多总线及网络节点，在机械电气装置内运用，能显著提升数据传输效率与精准度，辅助提高设备的生产效率。在电气控制装置内网络通信发挥了十分重要的作用，

运用FCS能提供更优质的网络服务，促进电气装置的升级、创新。当前我国大力推进电气控制装置的智能化进程，科学运用FCS能显著增加电气装置的技术含量，便于技术人员运用智能化方式管理设备，促进整个行业自动化、智能化发展[2]。

2.2 分散控制系统（DCS）

该系统主要被用在危险性管理、集中式、分散化及呈现控制等方面上，DCS以信息化、自动化及通信等技术为支撑，依托固定的网络环境，建立各个生产部门和建设站之间的互联关系，实现管理与调度的统一化。DCS主要由显示器、控制系统及通信总线等构成。其中，通信总线在系统内发挥着枢纽作用，是显示仪和控制系统之间有效沟通的基础。DCS系统能促进数据信息的集成化发展，进而协助相关人员更好地管理及完善实际生产过程，是当前PLC技术领域的主流[3]。

3 PLC技术在农业机械电气控制装置中的应用

3.1 农用拖拉机

拖拉机是早期农业生产中关键的设备类型，其拉开了农业机械化生产的帷幕。PLC技术作为信息化社会中的一个重要产物，合理运用在拖拉机电气装置，能对系统结构起到较明显的优化作用，运用电子油压式连接设备将机械油压式连接装置取而代之，使控制行为更具精准性。实践中，仅需在PLC中设置相关运行参数，就能使拖拉机按照设定参数持续、稳定运作，及时处理突发的电路短路问题，明显优化了拖拉机的运行状态，使用期间创造更多效益[4]。

3.2 施肥播种机与水稻直播机

播种、施肥均是农作物种植生产中的基础过程。手工播种的传统模式效率整体较低，且还存在着播种不均匀的问题，造成植株之间间距不够合理，不管是过疏还是过密均不利于农作物的茁壮成长，很难确保农产品质量与产量。传统人工施肥方法也暴露出一些不足，施肥量过多时部分会残留在土壤和植株上，打破生态平衡，影响植株生长质量[5]。PLC技术用于施肥播种机与水稻直播机，单位面积中播种量是固定不变的，机械自动行驶，脱离了人工手动干预，植株种植间距的合理性显著提升，施肥更加均匀，使农作物生长过程中获得足够阳光、养料，长势旺盛。

3.3 微灌系统与谷物干燥机

PLC技术和传感器结合用于微灌系统，可以智能监测外界环境温度、土壤及含水量等指标，进而适时启动或者关闭灌溉装置开关。一方面较好地满足了农作物不同生长时期对水分的要求；另一方面还规避了水资源浪费的问题，规避因实际灌溉量过大而引起部分植株根系腐烂的情况，为作物正常生长创造了相对适宜的环境。

PLC技术用于谷物干燥机时，最大的作用体现在其能动态监测机械热风量、运转状态及谷物的干燥度，当任务执行完以后即刻自动关闭谷物干燥机，节约电力资源，降低能耗。PLC还具备智能检测功能，当干燥机运作期间突发异常时能自动断电，对故障发生起到一定防控作用[6]。

3.4 收获机

PLC控制器适用于小麦、水稻、玉米及马铃薯等农作物的收割活动，结合各类农作物的生长及生产特性，规划出适宜的收割机具，再按照前期设定好的运行程序使设备进行相关操作，以上这种运转形式能显著提升农作物的收割效率，也摆脱了时间、气候等客观因素带来的干扰。PLC技术的机械自动化运作模式能代替传统人工种植，协助农户节约人工成本，使农业生产实践中机械设备的应用更具可支配性，随时能开展采摘与收割活动，摆脱了劳动力市场的束缚，彰显农业生产机械化的优越性，在等同的农业收割环境下，PLC收割机的运转时间更长久，成本投入更少[7]。

3.5 安全监测装置

在安全监测装置内使用PLC技术，主要是把传感器获得的数据信息传输到控制中心，进而帮助相关人员更加全面地了解各个部分的实际运转状况，且利用数字化传输形式，确保相关工作更加有序、顺畅地运行。如果农机设备生产过程中突发一些故障，安全监控系统接收到相关信息后便会即刻调整自身的工作状态，对整个系统起到全面保护作用，且使设备停运，科学分析故障成因，力争将故障带来的不良影响降到最低。PLC技术实际应用时，会配合应用设备远程自动化系统，统一监管控制中心，通过分析监测内容掌握设备运转情况，并基于智能化分析过程，及时将机械设备调整到最佳作业状态。PLC技术能全面、严格地控制整个系统、迅速发现缺陷问题，探查其根源，快速解除问题。

4 PLC技术在机械电气控制装置中的应用措施

机械电气控制装置内合理应用高端的PLC技术，能显著提升设备装置的自动化控制水平，在确保装置运行安全性、可靠性的基础上，最大限度地提升其运行效率与效果。故而，实践中一定要重视PLC技术的科学应用，自觉确立准确的思想意识，基于有效的措施方法做好技术研究及运用工作等[8]。

4.1 遵照科学化原则

首先，结合电气控制装置的类型、功能、适用范围、运行需求等，编制最为完善的PLC设计方案，确保其符合相关技术标准及规范要求，凸显PLC技术优势与实用价值，提升技术应用效果，全面提升电气控制装置的性能与功能。在编制好PLC有关设计方案后，需邀请专业人员进行审核，反复论证技术方案的有效性、可行性，及时处理方案内的问题，以从根本上确保系统的运行质量。其次，建议早期要小范围、小批量运用，若探查到其中存在着缺陷，则可以采用相关措施手段处理，将问题带来的不良影响降到最低，提升PLC技术实际运用效果。最后，在PLC技术实际使用时，要确保技术运用和电气控制装置之间有高度一致性，设计环节提供完整的原理图，深入分析原理图，确保有关装置能安全、稳定运转[9]。

4.2 合理选用PLC技术

DCS系统最大的特点是选择微处理器作为基础部分，合理应用相关控制功能，能高效率地执行分散管理、协调控制工作任务，结合PLC技术与电气控制装置，利用计算机能远程操控机械设备的现场运作情况，及时探查到安全性问题，增强安全作业能力。

FCS系统具有通信网络功能，将其用于电气控制装置，能建设良好的运行环境。FCS技术自身具备双向性特征，网点数目繁多，数据通道具备多元化的优势，能够显著提升电气控制装置运行的自动化水平，使其在实际应用中取得良好效益。

4.3 完善相关系统设计工作

首先，提升原理图的设计水平。在具体实践中工作人员要形成相对抽象化的设计思路，结合电气控制装置的类型、PLC应用需求等，运用专业图纸形象地呈现出设计思路，利用设计图纸展现出较抽象化且难以用语言阐述的理论思维内容。加强对原理图的研读与分析，客观评判其存在的问题，提出可行的改善建议及方法等。

其次，认真做好控制系统的设计工作。该系统是PLC技术的核心构成，在具体设计时要全面了解控制系统的运行机理与应用功能，在合理设计好单项功能后，有机结合各个部分，建设出相对较完善的PLC控制系统结构。

再次，完善通信网络系统的设计工作。这是PLC技术在电气控制系统内有效应用的重要基础，其能精准、有效、自动化管控不同子系统之间的通信过程，且对接不同环节，统筹管理各个系统模块，确保整个系统可靠运作，一方面使PLC技术实现对机械设备的整体化控制，另一方面也全面提升各个系统的运行效率。

最后，做好接地设计。这是提升系统安全性能、抗干扰能力的有效举措之一。故而，在系统的接地设计实践中，工作人员一定要全面分析各项影响因素，立足于实际情况设计出最科学的接地路线，以防因接地设计不够而影响PLC的应用效果。

4.4 加强开关量逻辑、模拟量的控制

机械电气控制装置内安装了大量开关，开关影响装置的作业状态、实际运行效率及效果。一旦开关工作异常或状态不正确，就会降低电气控制装置的整体运行效果，使装置的使用效率相应降低。在开关量逻辑控制方面，PLC相关技术自身就具备一定逻辑控制功能，继电器作为主要的控制元件类型，其能实现对电路顺序及逻辑运行过程的有效控制。既往大量的实践表明，利用PLC控制电气装置的开关逻辑，能明显提升装置操作的快捷性与简易型。技术人员远程发送信息化命令就能精准操控开关逻辑，进而达到对控制装置故障状态的整体管理，精准控制农机的生产过程。合理应用PLC技术能帮助技术人员更便捷地操作开关，设备在接收指令后迅速应对各种作业场景，运转及生产效率均同步提升[10]。PLC技术明显提升农机设备生产作业过程的准确性，在提升电气装置资源利用效率的基础上也发挥了一定保护作用。

模拟量的本质是变量。在农机生产实践中，电气控制装置会面对很多变量。传统的电气控制装置不具备控制模拟量的功能，以致电气设备在变量的影响下容易出现故障。而在传统控制装置内应用PLC技术，能够促进模拟量和数字化之间的高效转换，最后实现对模拟量的有效控制。在以上这种控制环境中，电气控制装置使用期间面对的变量明显减少，部分变量甚至被消除，有益于装置运行的可靠性、稳定性。

5 结语

将PLC技术用于农业电气控制装置，有效完善了农业拖拉机、播种机、收获机等的使用功能，提升了它们的运行效率与效果，促进了我国农业机械化、自动化发展进程，使我国农业产业呈现出崭新面貌，为国民经济发展作出更大的贡献。在实际工作中，要密切关注PLC技术应用情况，始终遵守科学化原则、统一技术应用标准，结合实际情况持续完善设计方案及系统内容等，使电气控制装置稳定运行有更可靠的技术作为支撑。