我国研发的中小型钢辊式圆捆机对完整稻秆进行打捆时,常会发生堵塞,清理困难、清理时间长,而且其自动化程度也很低,严重影响其打捆效率。随着控制技术的快速发展,自动化、智能化的机械装备越来越多,尤其是工业控制器具有强抗干扰能力和良好的可靠性等特点,因此构建以工业控制器为核心的钢辊式圆捆机电气控制系统,对打捆过程进行监测是提高其工作效率的直接方法,符合发展需求。因此,本文主要针对钢辊式圆捆机关键结构及其控制系统进行设计,并对堵塞现象进行预测,以提高钢辊式圆捆机自动化程度,提高钢辊式圆捆打捆机工作效率。具体内容和结论如下:(1)钢辊式圆捆机关键结构设计。该机主要由弹齿式捡拾器、卷捆机构、捆绳机构、放捆机构等组成,其卷捆室内径为460mm、宽度为700mm。本文设计了由前机体4根钢辊、后机体6根钢辊共10根钢辊构成的钢辊式卷捆机构。设计了主要由机架、导绳轮、导绳板等组成的捆绳机构,提高了其效率。设计了液压驱动的放捆机构。在传动系统中加入了扭矩传感器以测试机器工作时的实时扭矩。在以上工作的基础上,设计了钢辊式圆捆机试验台架,通过试验采集其工作数据,为本文控制系统工作提供了数据基础。(2)钢辊式圆捆机控制系统设计。根据钢辊式圆捆机工作过程,确定了其控制流程。选用了型号为SPC-STW-2612CMS的工业控制器和型号为SPD-070-AVTG的7寸电容式触摸显示屏,并对圆捆机传感器的设置及连接方式进行设计。根据打捆机的工作流程,利用CoDeSys V2.3对控制器进行编程,使用CoDeSys V3.5对显示器进行编程,设计了简洁、便于操作的人机交互界面。控制器与显示器采用CAN总线通讯方式,并按照SAE J1939传输协议对控制系统中各设备的源地址进行编码。(3)模糊控制程序设计。确定了以扭矩以及扭矩的变化率为输入量,以圆捆机行进速度为输出量,根据试验测试数据确定了扭矩m的变化范围为[0 N·m,220 N·m],扭矩的变化率m_c范围为[-6.60 N·m/s,79.96 N·m/s]。根据实际工况设计了模糊控制规则,并利用最大隶属度法对结果进行清晰化。利用试验数据通过Simulink对本文设计的模糊控制程序进行仿真,结果表明符合设计要求,可以实现堵塞情况的实时监测和预测的功能。(4)钢辊式圆捆机性能测试。通过钢辊式圆捆机台架试验,得出如下试验结论:增加本文设计的控制系统的钢辊式圆捆机能监测出堵塞情况,并且能有效的防止堵塞的进一步发生。通过工作时间的对比,得出增加本文设计的控制系统的钢辊式圆捆机能大幅度提高工作效率。