果园施药作业是果园作业中一个重要环节,对水果的质量和产量有直接的影响。当前,我国果园施药技术比较落后,喷雾方式大多以“大雾量、雨淋式”为主,且施药装备机械化水平相对较低,不仅造成了农药的大量浪费,而且严重破坏了我们赖以生存的自然环境。因此,必须在保证施药质量的前提下,提高果树施药作业效率和果园生产自动化水平,减少农药的使用量,改善果园生态环境。本课题基于这一背景,研究设计了一种基于PLC控制的果树精确喷雾喷头空间位置调节系统。该系统以PLC和组态软件为平台,应用现代机电、传感技术,通过调节喷头与喷头之间、喷头与果树之间的距离实现了精确施药,弥补了传统果树弥雾机不能根据靶标的有无及其特征变化进行施药的不足,提高了农药利用率,保证了施药质量。本文通过建立理论模型,进行机构的设计和制造,并设计了控制系统,最后进行了系统试验。系统三维空间位置的调节依靠多种机构协调运转,施药车作业时在平行于靶标方向匀速行走,喷杆系统沿轨道在垂直于靶标方向移动,喷头可沿喷杆上下移动。主要研究工作如下:首先,建立理论模型,提出多喷头移动的精确施药方式。研究构建精确施药模型,分析满足施药要求的喷头施药参数,即喷头空间位置参数、运动参数和流量参数。根据相关果树种植尺寸确定施药机构尺寸,使用Solidworks软件建立样机三维模型,并对相关零件进行设计,对重要配件进行选取。其次,根据施药系统运动要求设计了一款基于PLC控制的系统。此系统采用两级控制方案,上位机控制系统由计算机和组态软件构成,下位机控制系统采用三菱FX系列PLC,并设计了下位机的各个功能模块硬件电路、整个系统软件程序及上位机的组态模块(人机界面)。该控制系统利用上下位机的通讯实现施药过程关键参数的采集和调控,保证了试验的准确性和施药效果。再次,利用AutoCAD软件绘制系统的总装图和各部分的零件图,进行零件加工并组装,完成样机制造。最后,对系统进行了测试。针对不同高度、不同施药间距的靶标进行系统喷头运动距离、喷头流量、喷雾均匀性等试验,验证系统的可靠性、操作性。试验结果表明:系统结构可靠,机构运动平稳、准确,人机界面友好,易于操作,且能实现精确喷雾,取得较好的雾滴分布效果,为今后果园植保机械的自动化发展提供了借鉴,具有较高的应用和推广价值。