摘要：本文以农业领域为着手点，针对打捆机自动化控制系统进行了设计，包括系统总体结构和各个功能模块等，并就各功能模块的应用做了阐述。通过实验测试，证明本文所设计的打捆机自动化控制系统基本实现了功能需求目标。
关键词：机械自动化，控制系统，设计
0 引言
机械自动化控制系统是由数字信息设备以及传感器等相关电气设备组成的工业自动化控制系统，能够杜绝人工误操作等问题，有效提升产品的质量以及生产效率，同时也消除了人工生产的安全风险。凭借上述的这些显著优点，机械自动化控制系统近年来在各行业得到了越来越广泛的应用。我国是农业大国，在农业领域应用机械自动化控制系统对于我国而言有着长远而重要的巨大作用。因此，本文以农业机械中的打捆机为具体应用对象, 对打捆机的自动化控制系统进行研究开发，以期促进我国农业机械自动化控制系统的应用及发展。
1 机械自动化控制系统整体设计
本文所提出的机械自动化控制系统主要针对农业领域常用的打捆机进行研发设计。首先对其功能需求进行分析，以此作为下一步设计的方向。
针对打捆机自身特点与实际应用情况，本文分析其控制系统的功能需求主要有以下几点。
（1）该控制系统需要具备检测打捆机工作参数动态变化的功能。（2）该控制系统需要具备控制打捆机自动打捆缠绕的功能。（3）该控制系统需要具备操作简单、界面友好的控制操作功能。
根据对系统功能需求的分析结果，本文对打捆机自动化控制系统的整体设计如下：该系统主要功能模块设计为控制核心、传感器模块、执行模块等。其中，控制核心模块负责接收和处理信号；传感器模块负责检测打捆机的工作状态，将各项参数信息发送至控制核心模块；执行模块负责执行对打捆机的控制，并通过操作面板为工作人员提供操作平台。本文所设计的机械自动化控制系统整体结构如图1 所示。
2 功能模块设计
根据系统的整体设计方案，本文进一步对系统控制核心、传感器模块、执行模块等各功能模块进行设计。
2.1 系统控制核心
本系统设计中，控制核心模块采用宏晶科技生产的STC90C516RD 单片机。该单片机具有高速、低耗、抗干扰等优势，其所带单元也能够充分满足数据采集和控制的需要。STC90C51单片机的主要参数如表1 所示。
2.2 传感器模块
传感器的类型十分丰富，本文中主要应用了光电传感器、接近开关传感器以及霍尔传感器。
2.2.1 光电传感器
在本系统设计中，通过光电传感器来实现对打捆机转动轴转速的检测，当光电传感器测量口接收到光信号时，便会生产脉冲信号，并向STC90C516RD 单片机发送。
在应用中，光电传感器安装于转动轴垂直方向，其测量口所对的转动轴部位安装反光体。当打捆机工作时，转动轴每转动一圈，反光体便会向光电传感器测量口反射一次光信号，光电传感器接收到光信号后生产脉冲信号，并将脉冲信号上传至STC90C516RD 单片机进行计数。工作人员可以通过执行模块的操作面板来设置打捆机的缠网数量，从而实现对打捆机缠网工作的控制。
2.2.2 接近开关传感器
接近开关传感器可以检测物体与传感器之间的距离，当物体与传感器之间的距离小于感应距离时便激活动作。在本系统设计中，利用接近开关传感器来实现对打捆机后挡板的检测，其接线图如图2 所示。
接近开关传感器为直流三线制输出型。当物体与传感器之间的距离小于感应距离时，传感器激活开关动作使黑线与蓝线接通，从而向STC90C516RD 单片机发送电平信号。在应用中，将接近开关传感器安装于打捆机的后挡板附近，并设置好对后挡板的感应距离。打捆机工作时，随着秸秆捆体积的增大，后挡板的位置会逐渐接近并最终触发接近开关传感器，向STC90C516RD 单片发送电平信号。
2.2.3 霍尔传感器
霍尔传感器是一种利用霍尔效应的磁感应设备，它与接近开关传感器都为直流三线制输出型，因此其接线图也同样如图2 所示。霍尔传感器受到磁场作用时，便会激活开关动作来接通黑线与蓝线，从而向STC90C516RD 单片机发送电平信号。在应用中，将霍尔传感器安装于打捆机机身靠近导向臂的位置，同时在导向臂上安装磁铁。当导向臂靠近机身时，其上所带的磁铁便会被霍尔传感器检测到，从而生成信号并向STC90C516RD 单片发送，以此检测打捆机导向臂是否伸出。
2.3 执行模块
本系统设计中，执行模块采用近些年发展迅速的液晶触控面板。液晶触控面板的技术目前已经相当成熟，并且交互界面友好、操作简单易学。操作人员只需对液晶显示屏中所显示的按钮进行触碰，就可以发出相应的指令，实现对打捆机的控制。
在执行模块与STC90C516RD 单片的通信方面，本系统采用了RS-232 串行总线标准。通过将串口线电源与液晶触控面板工作电源相连接，将串口线输出与RS-232 转接线相接，并且连接串口线转接线的USB 端口与STC90C516RD 单片机，以此实现执行模块的供电以及串口的通信。
3 系统实验测试
在完成上述设计后，本文对其进行模拟实验，以此验证该机械自动控制系统的可行性。实验测试主要包括后挡板检测工作情况测试和缠网计数工作情况测试。
3.1 后挡板检测工作情况测试
后挡板检测工作情况测试主要针对接近开关传感器。实验中，将接近开关传感器安装于打捆机后挡板附近，并与STC90C516RD 单片机连接。设备电源为5V ，由STC90C516RD 单片机供电。实验结果为：当打捆机后挡板开启时接近开关传感器被激活，STC90C516RD 单片机接收信号后，测试小灯亮起。
3.2 缠网计数工作情况测试
缠网计数工作情况测试主要针对光电传感器。实验中，将光电传感器安装于打捆机电机转动轴的垂直方向，并与STC90C516RD 单片机连接。在转动轴与光电传感器测量口的垂直交点处安装反光物体。实验结果：当打捆机电机未工作时，测试小灯亮起。当打捆机电机开始工作后，光电传感器向STC90C516RD 单片机发送信号，计数器正确进行计数。
4 结语
本文以农业机械中的打捆机为对象, 设计了打捆机动化控制系统，以期通过本文的研究尝试，为推动我国机械自动化控制系统的发展，尤其是农业领域的应用，提供一些参考价值。
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