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      基于可編程邏輯控制器(PLC)的豬舍環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)

      2015-03-12 17:51:43劉艷昌左現(xiàn)剛李國厚
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年2期
      關(guān)鍵詞:可編程邏輯控制器組態(tài)軟件豬舍

      劉艷昌 左現(xiàn)剛 李國厚

      摘要:為解決生豬規(guī)?;B(yǎng)殖企業(yè)對豬舍環(huán)境參數(shù)較難控制問題,設(shè)計(jì)了一種以可編程邏輯控制器(PLC)、傳感器、無線模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)為硬件核心,以Kingview 6.53為軟件開發(fā)平臺的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過無線模塊將PLC采集到的豬舍參數(shù)值傳到上位機(jī),并對其采集值進(jìn)行分析和處理,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、存儲及控制等功能,最終實(shí)現(xiàn)對豬舍環(huán)境參數(shù)的自動控制。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地采集現(xiàn)場豬舍參數(shù),在保證豬舍內(nèi)所需溫濕度基本恒定條件下,能使氣體濃度保持在適應(yīng)范圍內(nèi),證實(shí)系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性。

      關(guān)鍵詞:豬舍;環(huán)境監(jiān)控;可編程邏輯控制器(PLC);組態(tài)軟件

      中圖分類號: TP277.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2015)02-0377-04

      收稿日期:2014-03-27

      基金項(xiàng)目:國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃(編號:201310467043);河南省科技攻關(guān)(編號:132102310030);河南科技學(xué)院高層次人才科研啟動項(xiàng)目(編號:209010611001)。

      作者簡介:劉艷昌(1979—),男,河南鶴壁人,碩士,講師,主要從事智能控制與信息檢測技術(shù)研究。E-mail:523401923@qq.com。

      通信作者:李國厚,博士,教授,主要從事計(jì)算機(jī)控制、無損檢測、信號處理技術(shù)研究。E-mail:liguohou6@163.com。目前,現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)主要采用集中管理方式實(shí)現(xiàn)規(guī)模養(yǎng)殖,以提高生豬的產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。豬舍環(huán)境參數(shù)對豬的生產(chǎn)水平、健康狀況等有重要影響,它主要受氣候、豬舍地理位置等外界條件和豬舍生活環(huán)境影響較大[2],因此如何保證豬舍環(huán)境參數(shù)正常至關(guān)重要。目前,我國養(yǎng)豬場對豬舍環(huán)境參數(shù)控制多采用工作人員主觀判斷和人工控制來實(shí)現(xiàn),調(diào)整各參數(shù)的機(jī)械設(shè)備存在調(diào)節(jié)滯后、誤判率高、生產(chǎn)效率低、占用人力資源多且不能滿足當(dāng)前養(yǎng)豬數(shù)字化、信息化的需求[3-6],筆者設(shè)計(jì)了一種基于可編程邏輯控制器(PLC)的豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)采集與分析豬舍參數(shù)(溫濕度、氧氣、二氧化碳、氨氣和硫化氫),還可以根據(jù)測量值與設(shè)定值的分析結(jié)果,將控制指令以無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀oPLC,來控制驅(qū)動各機(jī)械設(shè)備對豬舍環(huán)境參數(shù)迅速作出調(diào)整,完成智能化的現(xiàn)場管理,進(jìn)一步提高養(yǎng)殖效益。

      1系統(tǒng)總體方案

      豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,系統(tǒng)硬件主要由上位機(jī)、PLC控制器、傳感器、現(xiàn)場控制設(shè)備、無線收發(fā)模塊等組成。

      本系統(tǒng)由手動和自動2種工作模式,在手動工作模式下,工作人員可以隨時(shí)對各個(gè)控制設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,并在緊急情況下對設(shè)備進(jìn)行操作。在自動模式下溫濕度傳感器、氣體(CO2、NH3、H2S)傳感器負(fù)責(zé)將豬舍中的測量參數(shù)值轉(zhuǎn)化為可識別的電信號,再把電信號經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,送給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)量程轉(zhuǎn)換處理,然后通過RS485串口將數(shù)據(jù)傳給無線收發(fā)模塊,無線收發(fā)模塊通過天線以無線方式將采集到的數(shù)據(jù)傳給上位機(jī),上位機(jī)通過Kingview 6.53軟件編制的處理程序?qū)⒂脩粼O(shè)定值與現(xiàn)場值進(jìn)行比較,確定是否啟動溫濕度和氣體含量控制設(shè)備,最后將相關(guān)啟停控制設(shè)備指令通過天線以無線方式傳給PLC來控制現(xiàn)場設(shè)備,實(shí)現(xiàn)豬舍溫濕度和氣體含量的自動控制。

      2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

      2.1PLC控制器

      為了能夠穩(wěn)定、快速地采集和控制豬舍內(nèi)各環(huán)境參數(shù),較好滿足豬舍每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的需求,該系統(tǒng)下位機(jī)控制器采用臺達(dá)DVP-14SS2型PLC,該型號屬于經(jīng)濟(jì)型基礎(chǔ)產(chǎn)品,其外觀輕巧,適合安裝在小型控制箱內(nèi),其主機(jī)點(diǎn)數(shù)14(輸入:8點(diǎn),輸出:6點(diǎn),繼電器輸出),內(nèi)置RS232與RS485通信口,支持MODBUS、ASCII/RTU通信協(xié)議,可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,也可與自帶RS485接口的無線模塊之間自由通訊,而不需要任何通信模塊。

      2.2溫濕度傳感器

      溫濕度傳感器的作用主要是將豬舍內(nèi)溫度和濕度物理量轉(zhuǎn)換為模擬量,并以電流形式輸出,以便滿足A/D轉(zhuǎn)換器輸入端電氣參數(shù)的要求。系統(tǒng)溫濕度傳感器采用華圖公司生產(chǎn)的溫濕度一體式傳感器HE4000A-EX。它采用1-Wire總線接口,測量溫度范圍-30~70 ℃,精度為±0.5 ℃,測量濕度范圍0~100%,精度±3%,外置線長3 m,輸出電流范圍 4~20 mA,且實(shí)用性和可靠性高,能夠滿足豬舍的溫濕度測量要求。溫濕度傳感器的硬件連接如圖2所示。

      2.3氣體傳感器

      系統(tǒng)氣體傳感器采用JL_900型號的固定式氣體(CO2、H2S、NH3)變送器來實(shí)現(xiàn),其中H2S的量程范圍為0~132 mg/m3,NH3的量程范圍為0~66 mg/m3,CO2的量程范圍為0~2 550 mg/m3,精度均<(±5%) F.S,采用三線制 4~20 mA 標(biāo)準(zhǔn)信號輸出或485信號輸出 傳輸距離>1 km,

      且工作穩(wěn)定、可靠,能夠滿足豬舍氣體濃度測量要求。氣體傳感器的作用主要是將豬舍內(nèi)CO2、H2S、NH3的濃度轉(zhuǎn)換為模擬量,并以電流形式輸出,以便滿足A/D轉(zhuǎn)換器輸入端電氣參數(shù)的要求。氣體傳感器的硬件連接如圖3所示,其中V接 12~24 V 直流電源,G接地,S為對應(yīng)氣體傳感器輸出4~20 mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。

      2.4A/D轉(zhuǎn)換器

      采用型號為DVP06AD-S的A/D轉(zhuǎn)換器,它是一款6路14位模擬量采集模塊,既可單獨(dú)使用,也可以作為PLC的功能擴(kuò)展,模擬輸入電壓范圍±10 V,對應(yīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍為 ±8 000,模擬輸入電流范圍±20 mA,對應(yīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍為 ±4 000,綜合精度±1%,具有精度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。本控制系統(tǒng)中該模塊可將所收集的溫濕度值和氣體(CO2、H2S、NH3)含量值轉(zhuǎn)換為14位數(shù)字信號,以便于PLC通過主機(jī)程序以指令FROM/TO來讀寫模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。endprint

      由于本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換模塊采用電流模式輸入,與各傳感器采用電流輸出量程不一致,因此要在上位機(jī)監(jiān)控畫面上顯示豬舍各參數(shù)實(shí)際值,必須進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換。假設(shè)Am、A0為傳感器輸入測量范圍的最大值和最小值;Dm、D0是根據(jù)A/D模塊輸入電流范圍-20~20 mA對應(yīng)數(shù)值為-4 000~4 000的線性關(guān)系,將傳感器輸出電流信號4~20 mA轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)字量為800~4 000;Dx為現(xiàn)場測量值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的數(shù)字量,Ax為Dx對應(yīng)現(xiàn)場測量值。由于模擬量標(biāo)準(zhǔn)電信號與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為線性關(guān)系,則函數(shù)關(guān)系式為

      Ax-A0Dx-D0=Am-A0Dm-D0;

      即Ax=Am-A0Dm-D0(Dx-D0)+A0。

      以溫度為例加以說明,溫度測量范圍-30~70 ℃,即 Am=70,A0=-30,對應(yīng)輸出電信號為 4~20 mA,則其經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化后對應(yīng)Dm=4 000,D0=800。將其代入上式可知實(shí)測豬舍溫度為

      AT=[70-(-30)]Dx-8004 000-800+(-30)=Dx-1 76032。

      2.4無線收發(fā)模塊

      采用型號為DTD433MC無線收發(fā)模塊,它提供透明的RS232/RS485接口,無線可靠傳輸距離可達(dá)3 km,無線數(shù)據(jù)終端中心頻率為433MHz,同時(shí)提供8個(gè)信道供用戶選擇。具體通信時(shí)只需將PLC的Modbus通信速率與無線傳輸模塊的波特率設(shè)置一致即可,本系統(tǒng)通信格式設(shè)置為9 600 bps,8-E-1,RTU。為了保證通信距離,提高通信質(zhì)量,天線采用型號為BYD433的車載吸盤天線,該產(chǎn)品工作頻率為 428~438 MHz,帶寬10 MHz,增益5.5 dBi,最大功率50 W,能夠滿足監(jiān)控室到豬舍監(jiān)測點(diǎn)半徑為3 Km范圍的數(shù)據(jù)傳輸及控制實(shí)現(xiàn)。

      3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      3.1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

      下位機(jī)通過臺達(dá)WPLSoft軟件對PLC進(jìn)行軟件編程,下位機(jī)PLC在系統(tǒng)中主要完成對豬舍溫濕度、氣體濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)以無線傳輸方式傳給上位機(jī),以及接受上位機(jī)傳來的控制指令來驅(qū)動溫濕度控制設(shè)備和氣體含量控制設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)豬舍環(huán)境參數(shù)的自動控制。圖4為豬舍環(huán)境現(xiàn)場參數(shù)采集控制程序流程。

      3.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

      上位機(jī)采用Kingview 6.53軟件編制相應(yīng)程序,實(shí)現(xiàn)對工藝流程圖和測量數(shù)據(jù)的顯示,建立豬舍環(huán)境智能控制監(jiān)控畫面,能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)再現(xiàn)被控對象的真實(shí)狀態(tài)。管理人員可以通過監(jiān)控界面上的操作方式選擇按鈕實(shí)現(xiàn)對豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的手動和自動控制,手動操作方式主要是通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊單個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)可控設(shè)備的啟/停控制,自動操作方式是根據(jù)參數(shù)設(shè)定值與采集值進(jìn)行比較后,通過控制指令實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟/停、運(yùn)行、參數(shù)超限報(bào)警及數(shù)據(jù)存取等整個(gè)過程的自動運(yùn)行及在線監(jiān)視。同時(shí),管理人員還可以根據(jù)室內(nèi)外氣候及環(huán)境條件調(diào)節(jié)各參數(shù)設(shè)定值和采集值,并將這些需要控制的各項(xiàng)參數(shù)以無線傳輸方式送入下位機(jī)指定地址內(nèi),實(shí)現(xiàn)新的自動控制。豬舍環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)如圖5所示。

      4結(jié)果與分析

      為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性、有效性和實(shí)用性,本系統(tǒng)以河南誼發(fā)牧業(yè)有限責(zé)任公司的某肥育豬舍為對像,對豬舍內(nèi)溫濕度和NH3、CO2、H2S氣體濃度進(jìn)行自動控制測試和數(shù)據(jù)分析。室內(nèi)控制參數(shù)選擇如下:室內(nèi)溫度設(shè)定值18 ℃,相對濕度設(shè)定為70%,CO2濃度510 mg/m3,NH3濃度10.56 mg/m3,H2S濃度1.98 mg/m3。在24 h內(nèi)豬舍環(huán)境參數(shù)變化情況如表1所示。

      溫度變化最大值為1.93 ℃,且溫度偏離設(shè)定值的最大值為 1.2 ℃,最大相對誤差為6.7%,這說明溫度變化范圍較小,外界因素對其影響不大,溫度比較穩(wěn)定且在控制要求內(nèi)。豬舍內(nèi)相對濕度平均值為71.53%,最大值為75.36%,最小值為67.53%,其最大值偏離設(shè)定值5.36%的數(shù)值,相對誤差為765%,最大值沒有超出相對濕度適合范圍的上限,能夠保持在控制要求之內(nèi)。豬舍內(nèi)NH3濃度平均值為9.54 mg/m3,最大值為11.31 mg/m3,最小值為7.68 mg/m3,其最大值偏離設(shè)定值的0.75 mg/m3數(shù)值,相對誤差為9.63%,其最大值沒有超過NH3濃度的要求15.85 mg/m3。舍內(nèi)CO2濃度平均值為 520.53 mg/m3,最大值為612.04 mg/m3,最小值為 456.72 mg/m3,其最大值偏離設(shè)定值的數(shù)值為 112.04 mg/m3,相對誤差為10.45%,其最大值沒有超過CO2濃度的要求765.00 mg/m3。舍內(nèi)H2S濃度平均值為 1.94 mg/m3,最大值為2.23 mg/m3,最小值為1.66 mg/m3,其最大值偏離設(shè)定值的數(shù)值為0.25 mg/m3,相對誤差為1267%,其最大值沒有超過H2S濃度2.65 mg/m3的要求。上述結(jié)果表明,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確獲取舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)并能夠精確控制各設(shè)備,在保證舍內(nèi)合適溫濕度基本恒定情況下,也能保持NH3、CO2、H2S的濃度在合適的控制范圍內(nèi)。

      5結(jié)語

      針對豬舍環(huán)境參數(shù)較難控制問題,本試驗(yàn)在綜合考慮豬舍內(nèi)溫濕度與氣體濃度之間相互影響因素的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種以PLC控制器為核心的豬舍環(huán)境智能無線監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)Νh(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,且一旦超出設(shè)置的環(huán)境參數(shù)范圍,加溫系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)和通風(fēng)換氣系統(tǒng)等控制設(shè)備能夠自行啟動調(diào)整環(huán)境參數(shù)。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明,該系統(tǒng)在保證豬舍溫濕度基本恒定條件下,能使豬舍內(nèi)氣體濃度含量保持在設(shè)定的范圍內(nèi),證實(shí)了系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性,避免了人工操作的主觀性和隨意性,在農(nóng)牧領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。

      參考文獻(xiàn):

      [1]鄭爭兵. 基于AVR的豬舍溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,39(4):125-127.

      [2]朱鳳武,鄒麗娜,涂川川,等. 基于LabVIEW的豬舍溫度監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2013,2(2):68-71.

      [3]朱偉興,戴陳云,黃鵬. 基于物聯(lián)網(wǎng)的保育豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(11):177-182.

      [4]李立峰,武佩,麻碩士,等. 哺乳母豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2011,33(11):195-198,202.

      [5]李立峰,武佩,麻碩士,等. 基于組態(tài)軟件和模糊控制的分娩母豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(6):231-236.

      [6]張新柱,牛曉晨,馬博,等. 基于網(wǎng)絡(luò)的豬舍環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)[J]. 西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2013,18(4):109-112.王瑾 周忠發(fā),胡九超,等. 石漠化地區(qū)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)基地單元工程配置對土地利用的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(2):381-384.endprint

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