基于PLC的智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)的設(shè)計

姜明輝 顏安

摘要：隨著我國養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖防疫、養(yǎng)殖環(huán)境條件等要求不斷提升，規(guī)模養(yǎng)殖比例不斷提高，標(biāo)準(zhǔn)化、智能化成為各先進養(yǎng)殖企業(yè)追求的目標(biāo)。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)、云端控制等技術(shù)迸發(fā)出強大的生命力，快速融入和推動養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。在此潮流下，智能養(yǎng)殖環(huán)境控制已成為畜禽養(yǎng)殖高質(zhì)量、精細化發(fā)展的重要方向。禽舍的智能養(yǎng)殖環(huán)境控制的主要內(nèi)容就是智能化地控制溫度、調(diào)節(jié)濕度、改善空氣質(zhì)量及調(diào)節(jié)舍內(nèi)負壓等。通過智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)改善畜禽生存環(huán)境，以增強畜禽的抗病力，減少死亡率，力爭高質(zhì)量、高產(chǎn)量發(fā)展。在降低人工成本、提升管理水平的同時，獲取企業(yè)競爭優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng);PLC;變頻器

1.引言

隨著科技和社會不斷進步，許多大型智能養(yǎng)殖場應(yīng)運而生。只靠單片機作為主控器越來越滿足不了復(fù)雜的環(huán)境變化需求，探索以PLC為主的控制器的應(yīng)用成為首要任務(wù)。目前，我國畜禽養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)測方法主要依靠農(nóng)民原始的監(jiān)測和經(jīng)驗進行人工調(diào)控，存在滯后、生產(chǎn)效率低、人力資源占用大等缺點。這種方法不能滿足現(xiàn)代高質(zhì)量養(yǎng)殖的要求，導(dǎo)致我國畜禽產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)水平落后，同時不符合養(yǎng)殖戶的利益?；诂F(xiàn)狀，在遵循豬的成長變化和環(huán)境變化的客觀規(guī)律基礎(chǔ)上，科學(xué)有效的實時監(jiān)測和有效地進行智能控制是現(xiàn)階段急需解決的問題，本文設(shè)計一款基于PLC的智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)來解決此問題。

2.智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)工作原理

根據(jù)主要環(huán)境參數(shù)含量對豬生長的影響，確定執(zhí)行機構(gòu)動作的臨界值;基于顯示屏和以PLC為核心的配電箱組合運用，開展在正常情況下，通過傳感器測量環(huán)境溫濕度、二氧化碳濃度、負壓值參數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬量輸入擴展模塊EM231，通過CPU226模塊解析模擬量與PLC程序編輯的臨界值比較，通過差異控制對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控，使舍內(nèi)環(huán)境一直維持在適合豬生長的環(huán)境條件下，加快生豬育肥，提高飼料轉(zhuǎn)化率。

3.智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

由圖3.1可知系統(tǒng)是由三大模塊組成：傳感器輸入、控制器、執(zhí)行機構(gòu)。其中包含三組傳感器，實現(xiàn)環(huán)境信息量的精準(zhǔn)采集;控制單元是由上位機與PLC控制模塊及擴展模塊聯(lián)合組成，實現(xiàn)模擬量信號的采集與分析轉(zhuǎn)換，以及與上位PC聯(lián)動顯示環(huán)境監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)調(diào)控;執(zhí)行機構(gòu)由三個功能風(fēng)機、側(cè)墻小窗電機、加熱器、濕簾組成電動，由PLC編輯程序控制，實現(xiàn)智能自動調(diào)控。符合以后未來智能化養(yǎng)殖發(fā)展方向，滿足本案的設(shè)計要求。

3.2控制系統(tǒng)原理圖

由上圖可知該設(shè)備采用S7-200系列PLC作為核心控制器，由9個輸入信號，它們分別是啟動開關(guān)、停止開關(guān)、開窗開關(guān)、關(guān)窗開關(guān)、加熱器開關(guān)、濕簾開關(guān)、風(fēng)機1開關(guān)、風(fēng)機2開關(guān)、風(fēng)機3開關(guān)。由8個輸出信號，他們分別是負壓風(fēng)機1、負壓風(fēng)機2、負壓風(fēng)機3、開窗、關(guān)窗、加熱器、濕簾、備用。

3.3程序設(shè)計及過程

本文采用S7-200編程工具軟件。可用梯型圖、指令表編程，具有程序編輯、相關(guān)參數(shù)值設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、監(jiān)控、仿真調(diào)試、在線修改程序等功能，可以在PLC人機交互界面實現(xiàn)修改與運動執(zhí)行器之間進行共享。如圖3.3所示，為通過程序設(shè)計，將三個區(qū)域溫度傳感器的輸入數(shù)值通過轉(zhuǎn)化后計算出平均值。

3.4智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)的功能及優(yōu)點

智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)通過濕簾電機、風(fēng)機、側(cè)窗電機的智能聯(lián)動，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、濕度、氣壓等氣體的智能調(diào)控，保證豬舍的環(huán)境一直達到最適合豬生長的條件。部分有序地組合成整體，使得控制系統(tǒng)更加完善，功能更加多樣，真正符合未來智能化的養(yǎng)殖概念。本智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)采用PLC標(biāo)準(zhǔn)模塊，實現(xiàn)功能可靠、抗干擾能力強，工作環(huán)境相對惡劣，成功實現(xiàn)自動化工作。

智能養(yǎng)殖控制控制系統(tǒng)能有效控制畜禽舍內(nèi)有害氣體濃度，能大幅減少畜禽呼吸系統(tǒng)、眼鼻粘膜刺激，減少相關(guān)疾病的發(fā)生;而適宜的溫濕度，能增加畜禽采食，促進生長，減少腹水、細菌感染、關(guān)節(jié)病變等狀況發(fā)生。抵抗力的提高，疾病的減少，最終降低了抗生素等藥物的使用，提升了成活率和成品率，保障了產(chǎn)品的品質(zhì)，也節(jié)約了藥物費用支出。

4.結(jié)語

智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)采用PLC控制多個電機實現(xiàn)智能、高效、全自動化調(diào)控，同時與顯示屏連接可以實現(xiàn)舍內(nèi)溫度、二氧化碳含量、濕度、負壓的實時顯示，有利于用戶對比歷史養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人工調(diào)控，這既節(jié)省了人力資源，又提高了養(yǎng)殖的質(zhì)量。

參考文獻

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