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农业机械自动化及自动预警是智能农机发展重要组成部分,研究农业机械的自动化作业及自动预警对智能农机的发展具有重要意义。通过对国内外有关农业机械智能化的资料进行分析研究,本文了提出以履带式喷雾机为研究对象,基于PLC控制器对喷雾机对靶喷雾功能、履带松脱预警功能、关键部件使用寿命预警功能三个方面进行研究。研究分析控制系统硬件选型与软件编程,并在搭建控制系统的基础上进行喷雾机试验。探讨对靶喷雾功能的雾滴覆盖率及农药节约率,分析履带松脱预警的临界条件值及关键部件使用寿命预警系统可靠性。进而实现喷雾机精准对靶、低量喷雾、履带松脱预警、关键部件使用寿命预警,为智能农业机械的发展提供研究参考。首先,对靶喷雾功能依靠PLC、激光测距传感器、液体流量监测传感器完成。激光测距传感器用于探测喷雾机距离植株靶标的距离并反馈给PLC控制器。PLC控制器分析激光测距传感器反馈回来的喷雾机距离植株靶标的距离值,决定喷头是否开启喷雾动作。PLC控制器与液体流量监测传感器通过RS485相连,定时读取液体流量监测传感器数值记录并显示。从而实现喷雾机对靶喷雾与计算农药节约率两方面。其次,履带松脱预警功能依靠PLC、对射式光电传感器、色标传感器完成。PLC控制器根据接收到光电传感器信号的响应次数、相邻两次响应对应的时间间隔及驱动轮在光电式传感器安装平面上行走的弧长间接算出驱动轮速度。同理,PLC控制器接收色标传感器响应次数、相邻两次响应对应时间间隔及履带行走的长度,间接算出履带速度。PLC控制器对测得的喷雾机驱动轮速度、履带行走速度及二者之间满足的函数关系进行分析,判断出履带松脱预警值。再次,关键部件使用寿命预警是PLC控制器对喷雾机喷头电磁阀、气缸、阀门、气泵、电池等关键部件使用次数或时间进行累计统计。再将PLC控制器累计记录的关键部件使用次数或时间实时与对应的预警设置值进行比较,当参数达到预警值时提示作业人员进行维修保养或更换。最后,在搭建控制系统的基础上进行喷雾机实机试验。喷雾机连续喷雾情况下,树冠层平均雾滴覆盖率为65.96%,树间平均雾滴覆盖率为66.29%。激光测距传感器组与喷头组安装在同一平面且启用激光测距传感器时,树冠层边缘平均雾滴覆盖率为37.23%,树间平均雾滴覆盖率为16.61%。激光测距传感器组与喷头组安装平面间隔L1且启用激光测距传感器时,树冠层边缘平均雾滴覆盖率为53.88%,树间平均雾滴覆盖率为11.37%。激光测距传感器组与喷头组安装平面间隔L1,同时启用激光测距传感器与模糊PID控制算法功能时,树冠层边缘平均雾滴覆盖率为61.68%,树间平均雾滴覆盖率为10.85%。试验表明:启用对靶喷雾时,树间农药覆盖率明显减少,对靶喷雾效果明显;改变激光测距传感器组与喷头组安装位置及启用模糊PID控制算法时,树冠层边缘雾滴覆盖率增加,喷雾效果提高。此外,在连续喷雾与启用模糊PID控制算法功能两种状态下分别进行10次试验,对药液用量进行统计分析,发现对靶喷雾比连续喷雾平均节约率为33.9%。履带松脱预警确定履带临界松脱时Kt约为0.82。PLC控制器对关键部件使用寿命进行累计记录并与对应的预警参数进行比较,当达到预警条件时,控制器发出报警提示,告知作业人员进行维修保养或更换,预警系统可靠。