一種圓捆打捆機的車載終端與控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于打捆機自動控制技術領域，具體涉及一種圓捆打捆機的車載終端與控 制系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 在打捆機自動控制技術領域，撿拾打捆是實現(xiàn)農(nóng)作物秸桿綜合利用的重要環(huán)節(jié)， 打捆機則是實現(xiàn)秸桿打捆的主要機具。按照草捆的形狀打捆機可以分為圓捆打捆機和方捆 打捆機，其中圓捆打捆機主要有長膠帶式、短膠帶式和鋼輥式等幾種。
[0003] 近年來，我國自行開發(fā)多種形式的圓捆打捆機，但與國外先進機型相比，其總體配 套動力較小、智能化程度低、可靠性差，尤其是在收獲濕潤、高大的完整稻桿及牧草打捆時， 物料堵塞問題嚴重。物料的堵塞多發(fā)生在喂入口出，雖然許多機型在喂入口增加了強制喂 入輥輪，提高了物料的輸送性能，但由于喂入口結構固定，堵塞問題一直未能得到有效解 決。圓草捆成型的密實度受到壓捆連桿作用在草捆外圓柱面上壓力的影響，這一壓力主要 是由壓捆油缸油路安全閥背壓力所決定，為了滿足不同含水率、不同密實度要求的物料打 捆要求，需要對安全閥背壓進行調(diào)整，目前這一工作還是依賴人工完成。草捆成型是壓縮草 捆直徑不斷增大的過程，目前普遍采用的是在草捆直徑額定位置安裝接近開關，當草捆直 徑達到設定值后輸出信號，從而完成打捆過程，這無法實時監(jiān)測草捆直徑的變化過程，且由 于接近開關的可靠性和干擾等因素，容易導致錯誤輸出信號，降低打捆工作可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明的本發(fā)明針對目前圓捆打捆機自動化程度低、可靠性 差、堵塞問題嚴重的不足，設計出一種打捆機的車載終端與控制系統(tǒng)及方法，提出通過實時 監(jiān)測喂入刀輥轉速變化，自動調(diào)節(jié)喂入口開度，提高打捆機喂入性能，通過壓捆連桿位置變 化，監(jiān)測草捆成型時直徑的變化過程，并可以對安全閥背壓進行調(diào)整，以滿足不同含水率、 不同密實度要求的物料打捆要求，實現(xiàn)撿拾、成捆、停車、纏網(wǎng)和卸料的邏輯控制，具有故障 報警、作業(yè)狀態(tài)存儲、串口和無限通訊輸出功能。
[0005] 本發(fā)明的系統(tǒng)的技術方案為：
[0006] -種圓捆打捆機的車載終端與控制系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理器、信號輸入 模塊、輸出控制模塊、視頻模塊、顯示器、存儲模塊、GPS模塊、串口通信、無線通信、存儲模 塊、報警模塊和鍵盤模塊；
[0007] 所述中央處理器分別和信號輸入模塊、輸出控制模塊、GPS模塊、鍵盤模塊、串口通 信、無線通信、報警模塊、存儲模塊、顯示器相連接，所述視頻模塊和顯示器相連接；
[0008] 所述信號輸入模塊用于實時采集喂入刀輥轉速、喂入口底門位置、壓捆連桿位置、 壓捆油缸壓力、草捆直徑限位、網(wǎng)卷打捆完成和尾門啟閉信號參數(shù)；
[0009] 所述輸出控制模塊用于驅動喂入口調(diào)節(jié)電動缸、安全閥背壓調(diào)節(jié)、網(wǎng)卷打捆機構、 尾門啟閉油缸和卸擁推桿油缸；
[0010] 所述中央控制器一方面用于獲取打捆機的作業(yè)狀態(tài)和參數(shù)、GPS信息，實現(xiàn)撿拾、 成捆、停車、纏網(wǎng)和卸料的邏輯控制，并通過顯示器實時狀態(tài)顯示；另一方面中央控制器用 于故障報警和作業(yè)狀態(tài)存儲，通過串口通信和無線通訊進行輸出和遠程監(jiān)測。
[0011] 進一步，所述鍵盤模塊用于向中央處理器輸入打捆機額定的喂入刀輥轉速ne和合 理的轉速變化率Ii e范圍，通過信號輸入模塊監(jiān)測喂入刀輥轉速n，將其輸入中央處理器計 算喂入刀輥轉速變化率fi。
[0012] 本發(fā)明的方法的技術方案包括步驟：
[0013] 步驟1，啟動打捆機，中央處理器首先讀取打捆機作業(yè)狀態(tài)參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)異常則通 過報警模塊發(fā)出聲光報警信息，捆機作業(yè)狀態(tài)參數(shù)正常后，機器前進進行打捆作業(yè)；
[0014] 步驟2,打捆作業(yè)過程中，中央處理器實時監(jiān)測喂入刀輥轉速n，并計算得到的喂 入刀輥轉速變化率?,當η和?在事先設定的喂入刀輥轉速n e和合理的轉速變化率?θ范圍內(nèi) 時，喂入口調(diào)節(jié)電動缸不動作，喂入口開度保持恒定初始位置；
[0015] 步驟3,草捆成型過程中，中央處理器實時通過監(jiān)測壓捆連桿位置信號，獲取草捆 直徑變化過程，當草捆直徑達到額定限位值，發(fā)出信號打捆機停止前進，并開始網(wǎng)卷打捆， 網(wǎng)卷打捆完成后中央處理器發(fā)出信號驅動尾門油缸打開尾門，然后驅動卸捆推桿卸出圓草 擁，最后驅動尾門油缸關閉尾門，完成一次打擁作業(yè)。
[0016] 進一步，所述步驟2的喂入口開度是由喂入口底門位置決定，喂入口底門位置通 過信號輸入模塊采集，并將其輸入中央處理器，中央處理器通過輸出控制模塊驅動喂入口 電動缸，以改變喂入口底門位置，從而調(diào)節(jié)喂入口開度大小。
[0017] 進一步，所述步驟3的草捆成型過程中，草捆成型的密實度受到壓捆連桿作用在 草捆外圓柱面上壓力F的影響，F(xiàn)的大小則由壓捆油缸壓力決定，中央處理器通過輸出控制 模塊輸出信號可以調(diào)節(jié)安全閥背壓，從而改變捆油缸壓力F，以適應不同含水率、不同密實 度要求的草料打捆需求。
[0018] 本發(fā)明取得的效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一種圓捆打捆機的車載終端與控 制方法，以ARM或PLC為核心可以采集、實時顯示圓捆打捆機的作業(yè)狀態(tài)，并可以通過串口 和無線方式傳輸，實現(xiàn)撿拾、成捆、停車、纏網(wǎng)和卸料的邏輯控制，以喂入刀輥轉速變化為依 據(jù)，自動調(diào)整喂入口開度，提高打捆機喂入性能，避免草料堵塞喂入口，可以通過調(diào)整壓捆 油缸油路安全閥背壓力改變壓捆連桿作用在草捆外圓柱面上壓力，以適應不同含水率、不 同密實度要求的草料打捆需求，能夠實時監(jiān)測草捆直徑的變化過程，從而有效提高了圓捆 打捆機自動化水平、連續(xù)打捆作業(yè)的可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是一種圓捆打捆機的車載終端控制方塊圖；
[0020] 圖2是一種圓捆打捆機的車載終端控制流程圖。
[0021] 圖中：1_中央處理器，2-信號輸入模塊，3_監(jiān)測信號，4-控制兀件，5-輸出控制模 塊，6-鍵盤模塊，7-視頻模塊，8-顯不器，9-串口通/[目，10-無線通/[目，11-報警模塊，12-存 儲模塊，13-GPS模塊。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0023] -種圓捆打捆機的車載終端結構請參閱圖1。
[0024] 車載終端以中央處理器1為控制核心，中央處理器1可以選用ARM或PLC為硬件 平臺。中央處理器1通過信號輸入模塊2接收打捆機的作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測信號3,監(jiān)測信號3 包括草捆直徑限位、網(wǎng)卷打捆完成、尾門啟閉信號、喂入刀輥轉速、喂入口底門位置、壓捆連 桿位置、壓捆油缸壓力，中央處理器1還通過GPS模塊13接收打捆的地理位置信息。打捆 機的控制模型固化在中央處理器1內(nèi)，控制模型的參數(shù)可以通過鍵盤模塊6進行調(diào)整，打捆 機監(jiān)測信號3經(jīng)中央處理器1運算處理后，中央處理器1通過輸出控制模塊5驅動控制元 件4,控制元件4包括喂入口調(diào)節(jié)電動缸、安全閥背壓、網(wǎng)卷打捆機構、尾門啟閉油缸、卸捆 推桿油缸。中央處理器1接收的監(jiān)測信號3和GPS信息通過顯示器8實時顯示和存儲模塊 12記錄，以獲取打捆機整個作業(yè)過程，也可以通過串口通信9和無線通信10進行有線和無 線傳輸，以實現(xiàn)打捆機作業(yè)狀態(tài)的在線分析和遠程監(jiān)測。在打捆機尾部安裝攝像頭，以獲取 尾門啟閉和卸草情況，并通過視頻模塊7輸入顯示器8進行實時顯示，以提高卸草捆操作的 安全性和可靠性。
[0025] 所述鍵盤模塊6用于向中央處理器1輸入打捆機額定的喂入刀輥轉速ne和合理 的轉速變化率范圍，通過信號輸入模塊2監(jiān)測喂入刀輥轉速n，將其輸入中央處理器1計 算喂入刀輥轉速變化率?。
[0026] 打捆機草捆成型室的喂入口開度是由喂入口底門位置決定，喂入口底門位置通過 信號輸入模塊2采集，并將其輸入