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[摘 要]随着我国农业生产现代化水平的提高，我国在食用菌生产过程中的机械化水平也在不断提高，其中食用菌接种机是一种十分重要的生产设备。因此，为了提高食用菌生产的机械化水平，就需要我们做好食用菌接种机结构设计，从而为满足食用菌生产需要提供必要的技术支持。
[关键词]食用菌接种机 生料接种 分层接种
中图分类号：Z88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0278-01
一、食用菌接种机机械结构设计概况
在过去，固体食用菌种的转接都是采用传统手工接种方法，如选用常规的接种箱，箱内用一定浓度酒精喷洒或“菇保”一号等烟雾剂熏蒸进行空间消毒灭菌，再点燃酒精灯，在火焰周围区域进行接种移植。工作一定时间后，因箱内空间狭小缺氧致使酒精灯灭，停止接种，重复性劳动强度大，生产效率低，费工费时，杂菌污染率较高。同时由于化学药品的挥发，对操作者的皮肤、眼睛和呼吸道都有強烈的刺激，皮肤过敏性疾病的发病率比较高，不宜长时间作业，且环境污染严重。而食用菌接种机本着小型化、轻便化、易组合拆装、操作方便等原则进行设计，整机实现的功能包括培养料提升输送、培养料投料、菌种切块、菌种布种、菌袋封口及人机界面等功能，从而有效提高食用菌接种效率。具体设计指标如下：（1）电源使用：AC220V，DC12V，DC24V；（2）接种装袋效率：800袋/小时；（3）菌种切块规格：约10*8*5mm；（4）适用菌袋规格：宽150～280mm、长250～500mm；（5）分层布种均匀，料段误差≤10mm。设计图纸如图1所示。
二、食用菌接种机的设计要求
在设计要求方面需要食用菌接种机机械结构设计达到以下几点。（1）在实用性的前提下，应考虑以下因素：①菌种的切块10mm见方的菌种较为合适。②装袋效率。（2）在接种机的使用过程中应保证其使用安全，主要如下：①交流电的接入应可靠接地，并增加漏电保护。②接种机的各个机构能够按设计顺序作业，不能出现紊乱。③在机械运动的极限位增加限位开关。（3）接种机的最终用户为一般种植户，在购买机器时一定会考虑其性价比、价格等因素，因此在接种机设计时要考虑其经济性。接种机外观设计如图2所示。
三、食用菌接种机主要工作机构与部件设计
3.1 信号控制系统
信号控制采用了行程开关、红外开关、光电开关、时间继电器、互动联锁，实现电器自动控制，完成密闭室内灭菌、培养料袋步进、培养料袋定位、菌棍拔出及接种等工作，实现固体食用菌菌种在密闭室内自动接菌流水线作业。
3.2 动力系统
动力系统由电机、减速机、链条、电磁铁、推菌螺旋组成，在自动控制下，完成固体食用菌机械接种工艺要求的动作。
3.3 菌袋传送系统
菌袋传送系统由步进电机、减速机、链条等组成。在电器控制下培养料袋准确运行到达固体菌种接种位置。
3.4 培养料袋灭菌系统
培养料袋灭菌系统由紫外线灯及臭氧发生器和排气扇组成，在密闭室内运用紫外线灯照射，臭氧发生器对空气和培养料袋表面进行灭菌，排气扇换流新鲜空气经过过滤排杂菌，防止培养料接种再次污染。
3.5 菌种灭菌系统
袋装菌种在进入推菌料前，在传送带上要进行紫外线灯照射和臭氧发生器灭菌，防止接种后因杂菌的携带造成培养料袋二次污染。此项工作不在同一套换气系统内进行。
3.6 培养料袋定位器
培养料袋在传送带上步进运行时，经过紫外线灯照射和臭氧发生器灭菌，传送带步进运行停止，培养料袋停在定位器位置，电磁铁在信号控制下，培养料袋被牢固定位。此处下方设有臭氧灭菌器进行空气和物体表面灭菌，防止培养料袋口在菌袋拔出、推菌、封口时二次污染。
四、接种机操作系统设计
4.1 控制部分硬件设计
食用菌接种机的控制部分能够实现输送机构启/停控制、速度控制、定位控制，投料机构的落料量控制，布种机构的切块取种、布种控制，装袋封口等功能。接种机的传动部分主要控制电机的启停、变频器的变频控制；往复运动机构主要控制电磁阀实现气缸的往复运动；切块机构主要控制步进电机的启停与定量旋转，以及切刀电机的启停；布种时主要控制投料阀的启停、菌种投放阀的启停；封口时主要控制封口机构电机的启停。此外，接种机各机构的定位需要接近开关、光电开关、限位开关等器件，定量投料需要称重量的模拟信号，接种机还需要若干指示灯进行状态的提醒。
4.2 人机界面的设计
人机界面选用昆仑通态TPC1061Ti触摸屏，该触摸屏支持PROFINET通讯协议和Modbus协议，可以通过网口实现与1200PLC的通讯，并且可以通过485接口实现与变频器通讯，便于实现对接种机的实时控制与对信号的实时监测。触摸屏预装MCGS嵌入式组态软件（运行版），用于人机界面的编制。人机界面可进行分层数量的输入、菌袋型号的输入、装袋速度的设置、各部分运行状态的组态显示及手动/自动运行状态的切换等功能的实现：（1）分层数量输入，人机界面可进行分层布种时分层数量的输入，分层数为0～4层，设置好后接种机便按照该数值进行分层布种操作。（2）菌袋型号输入，菌袋规格输入范围为宽度：150mm～280mm，长度：250～500mm，按照实际所用菌袋由用户输入，接种机根据分层数值自动进行装料量的计算，在装袋时按照该数值进行操作。（3）装袋速度设置，装袋速度设置范围为100～800袋/小时，该设置影响培养料提升和输送机构的速度，设置好后接种机以该速度进行培养料的装袋。（4）组态显示，人机界面可实时显示系统各部分的运行状况，出现故障后都会及时发出报警信号，提示操作人员注意。（5）手动/自动切换，接种机可进行自动运行与手动运行的切换，自动运行主要用于生产，手动运行主要用于设备调试。在手动模式下，各个机构可独立进行手动调试。
参考文献
[1] 吴小春.新型食用菌全自动胶囊接种机的设计[J].农业与技术，2016（04）.
[2] 司伟伟.基于PLC的食用菌对称式接种机控制系统设计[J].中国农机化学报，2016（02）.
[关键词]食用菌接种机 生料接种 分层接种
中图分类号：Z88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0278-01
一、食用菌接种机机械结构设计概况
在过去，固体食用菌种的转接都是采用传统手工接种方法，如选用常规的接种箱，箱内用一定浓度酒精喷洒或“菇保”一号等烟雾剂熏蒸进行空间消毒灭菌，再点燃酒精灯，在火焰周围区域进行接种移植。工作一定时间后，因箱内空间狭小缺氧致使酒精灯灭，停止接种，重复性劳动强度大，生产效率低，费工费时，杂菌污染率较高。同时由于化学药品的挥发，对操作者的皮肤、眼睛和呼吸道都有強烈的刺激，皮肤过敏性疾病的发病率比较高，不宜长时间作业，且环境污染严重。而食用菌接种机本着小型化、轻便化、易组合拆装、操作方便等原则进行设计，整机实现的功能包括培养料提升输送、培养料投料、菌种切块、菌种布种、菌袋封口及人机界面等功能，从而有效提高食用菌接种效率。具体设计指标如下：（1）电源使用：AC220V，DC12V，DC24V；（2）接种装袋效率：800袋/小时；（3）菌种切块规格：约10*8*5mm；（4）适用菌袋规格：宽150～280mm、长250～500mm；（5）分层布种均匀，料段误差≤10mm。设计图纸如图1所示。
二、食用菌接种机的设计要求
在设计要求方面需要食用菌接种机机械结构设计达到以下几点。（1）在实用性的前提下，应考虑以下因素：①菌种的切块10mm见方的菌种较为合适。②装袋效率。（2）在接种机的使用过程中应保证其使用安全，主要如下：①交流电的接入应可靠接地，并增加漏电保护。②接种机的各个机构能够按设计顺序作业，不能出现紊乱。③在机械运动的极限位增加限位开关。（3）接种机的最终用户为一般种植户，在购买机器时一定会考虑其性价比、价格等因素，因此在接种机设计时要考虑其经济性。接种机外观设计如图2所示。
三、食用菌接种机主要工作机构与部件设计
3.1 信号控制系统
信号控制采用了行程开关、红外开关、光电开关、时间继电器、互动联锁，实现电器自动控制，完成密闭室内灭菌、培养料袋步进、培养料袋定位、菌棍拔出及接种等工作，实现固体食用菌菌种在密闭室内自动接菌流水线作业。
3.2 动力系统
动力系统由电机、减速机、链条、电磁铁、推菌螺旋组成，在自动控制下，完成固体食用菌机械接种工艺要求的动作。
3.3 菌袋传送系统
菌袋传送系统由步进电机、减速机、链条等组成。在电器控制下培养料袋准确运行到达固体菌种接种位置。
3.4 培养料袋灭菌系统
培养料袋灭菌系统由紫外线灯及臭氧发生器和排气扇组成，在密闭室内运用紫外线灯照射，臭氧发生器对空气和培养料袋表面进行灭菌，排气扇换流新鲜空气经过过滤排杂菌，防止培养料接种再次污染。
3.5 菌种灭菌系统
袋装菌种在进入推菌料前，在传送带上要进行紫外线灯照射和臭氧发生器灭菌，防止接种后因杂菌的携带造成培养料袋二次污染。此项工作不在同一套换气系统内进行。
3.6 培养料袋定位器
培养料袋在传送带上步进运行时，经过紫外线灯照射和臭氧发生器灭菌，传送带步进运行停止，培养料袋停在定位器位置，电磁铁在信号控制下，培养料袋被牢固定位。此处下方设有臭氧灭菌器进行空气和物体表面灭菌，防止培养料袋口在菌袋拔出、推菌、封口时二次污染。
四、接种机操作系统设计
4.1 控制部分硬件设计
食用菌接种机的控制部分能够实现输送机构启/停控制、速度控制、定位控制，投料机构的落料量控制，布种机构的切块取种、布种控制，装袋封口等功能。接种机的传动部分主要控制电机的启停、变频器的变频控制；往复运动机构主要控制电磁阀实现气缸的往复运动；切块机构主要控制步进电机的启停与定量旋转，以及切刀电机的启停；布种时主要控制投料阀的启停、菌种投放阀的启停；封口时主要控制封口机构电机的启停。此外，接种机各机构的定位需要接近开关、光电开关、限位开关等器件，定量投料需要称重量的模拟信号，接种机还需要若干指示灯进行状态的提醒。
4.2 人机界面的设计
人机界面选用昆仑通态TPC1061Ti触摸屏，该触摸屏支持PROFINET通讯协议和Modbus协议，可以通过网口实现与1200PLC的通讯，并且可以通过485接口实现与变频器通讯，便于实现对接种机的实时控制与对信号的实时监测。触摸屏预装MCGS嵌入式组态软件（运行版），用于人机界面的编制。人机界面可进行分层数量的输入、菌袋型号的输入、装袋速度的设置、各部分运行状态的组态显示及手动/自动运行状态的切换等功能的实现：（1）分层数量输入，人机界面可进行分层布种时分层数量的输入，分层数为0～4层，设置好后接种机便按照该数值进行分层布种操作。（2）菌袋型号输入，菌袋规格输入范围为宽度：150mm～280mm，长度：250～500mm，按照实际所用菌袋由用户输入，接种机根据分层数值自动进行装料量的计算，在装袋时按照该数值进行操作。（3）装袋速度设置，装袋速度设置范围为100～800袋/小时，该设置影响培养料提升和输送机构的速度，设置好后接种机以该速度进行培养料的装袋。（4）组态显示，人机界面可实时显示系统各部分的运行状况，出现故障后都会及时发出报警信号，提示操作人员注意。（5）手动/自动切换，接种机可进行自动运行与手动运行的切换，自动运行主要用于生产，手动运行主要用于设备调试。在手动模式下，各个机构可独立进行手动调试。
参考文献
[1] 吴小春.新型食用菌全自动胶囊接种机的设计[J].农业与技术，2016（04）.
[2] 司伟伟.基于PLC的食用菌对称式接种机控制系统设计[J].中国农机化学报，2016（02）.