【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的功能是在配料車完成配料并將草料輸送到進(jìn)料小車后，按下控制面板上的進(jìn)料按鈕后，進(jìn)料小車完成自動(dòng)進(jìn)料。按下飲水按鈕后，啟動(dòng)水泵，向食物槽注水。 自動(dòng)除雜系統(tǒng)的功能是在按下控制面板上除雜按鈕后，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)除雜小車進(jìn)行清便作業(yè)，并通過傳送帶將牲畜糞便運(yùn)送到糞便堆放區(qū)。 車間環(huán)境控制系統(tǒng)擁有三個(gè)功能，通過控制電磁閥、水泵等實(shí)現(xiàn)向飲食槽注水、車間清洗及車間消毒 [3]。 本設(shè)計(jì)的主要工作 本設(shè)計(jì)的主要研究工作包括： （ 1） 對(duì)養(yǎng)殖車間進(jìn)行整體布局設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ； （ 2） 對(duì)系統(tǒng) 進(jìn)行電路設(shè)計(jì) ； （ 3） 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì) ； （ 4） 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)； （ 5） 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并撰寫報(bào)告 。 基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –5– 2 養(yǎng)殖車間系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì) 這部分是在充分了解養(yǎng)殖工藝流程的情況下， 為達(dá)到養(yǎng)殖控制要求而 對(duì)養(yǎng)殖車間中自動(dòng)進(jìn)料區(qū)、牲畜活動(dòng)區(qū)及自動(dòng)除雜區(qū)進(jìn)行整體布局 ，并對(duì)養(yǎng)殖車間控制系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì) 。 養(yǎng)殖車間整體布局如圖 所示，為實(shí)現(xiàn)合理利用生產(chǎn)設(shè)備，大型養(yǎng)殖車間應(yīng)模塊化對(duì)稱化布局，兩模塊之間共用自動(dòng)進(jìn)料車與自動(dòng)除雜車。圖中白色區(qū)域是自動(dòng)進(jìn)料區(qū)，為自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)工作區(qū)域。淺藍(lán)色區(qū)域是 飲食槽，按需充當(dāng)飲水槽與喂料槽。粉色區(qū)域是牲畜活動(dòng)區(qū)，為牲畜活動(dòng)空間。深藍(lán)色區(qū)域是自動(dòng)除雜區(qū)，為自動(dòng)除雜系統(tǒng)工作區(qū)域。 自 動(dòng) 除 雜 區(qū) 牲 畜 活 動(dòng) 區(qū) 飲食槽 自 動(dòng) 進(jìn) 料 區(qū) 飲食槽 牲 畜 活 動(dòng) 區(qū) 自 動(dòng) 除 雜 區(qū) 圖 養(yǎng)殖車間整體布局圖 控制系統(tǒng)是自動(dòng)養(yǎng)殖的核心，它綜合運(yùn)用上位機(jī)及 PLC 控制變頻器、電機(jī)、 自動(dòng)進(jìn)料小車、自動(dòng)除雜小車、水泵、電磁閥、 接觸器開關(guān)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)所需的養(yǎng)殖工藝流程，達(dá)到自動(dòng)養(yǎng)殖的目的?？刂葡到y(tǒng)整體框圖，如圖 所示。 在上位機(jī)的編程操作及限位開關(guān)、紅外開關(guān)的綜合作用下，通過 PLC 控制電壓輸出驅(qū)動(dòng)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)變頻器 1 的不同點(diǎn)位，使其輸出不同頻率的電壓，進(jìn)料異步電機(jī)在不同頻率電壓驅(qū)動(dòng)下，輸出不同轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域不同時(shí)段不同需求下自動(dòng)進(jìn)料基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –6– 小車相應(yīng)的工作狀態(tài)。同理，通過 PLC 控制電壓輸出驅(qū)動(dòng)自動(dòng)除雜系統(tǒng)變頻器 2 的不同點(diǎn)位，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除雜小車的不同工作狀態(tài)。 在車間環(huán)境控制系統(tǒng)中，當(dāng)需求車間清洗作業(yè)時(shí)， PLC 控制相應(yīng)電磁閥及水泵，吸取地下水完成清洗操作。當(dāng)需 求車間消毒作業(yè)時(shí)， PLC 控制相應(yīng)電磁閥及水泵，吸取消毒劑混合水箱中的消毒溶液完成消毒作業(yè)。 養(yǎng)殖車間控制系統(tǒng)與養(yǎng)殖車間整體布局相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于 PLC 的養(yǎng)殖車間控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) [4]。 圖 控制系統(tǒng)整體框圖 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)是由 PLC 控制變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)進(jìn)料車電機(jī)，并在相應(yīng)位置開關(guān)的綜合控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料。 自動(dòng)進(jìn)料 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖，如圖 。 當(dāng)需 要進(jìn)料操作時(shí)，按下控制面板上進(jìn)料按鈕， PLC 得到輸入信號(hào)后，執(zhí)行既定程序，完成進(jìn)料操作。具體操作步驟如下： 1）根據(jù)加料的需求情況選擇適當(dāng)?shù)募恿蠙n位，兩個(gè)檔位控制變頻器輸出頻率不同，進(jìn)而進(jìn)料小車車速不同，車速越快，加料量越少。 上位機(jī) P L C 執(zhí)行電機(jī) 進(jìn)料電機(jī) 除雜電機(jī) 接觸開關(guān) 控 制 面 板 變頻器 1 位 置 開 關(guān) 變頻器 2 基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –7– 2）在混料車將混合后的草料輸送到進(jìn)料小車的前提下，按下進(jìn)料按鈕后，進(jìn)料小車按相應(yīng)速度起步工作。 3）紅外減速開關(guān) 2 具有自鎖互鎖功能，進(jìn)料小車行至開關(guān) 1 處，由于開關(guān) 1 受開關(guān) 2 的限制，只有開關(guān) 2 工作后才能工作，所以此處開關(guān) 1 不工作，進(jìn)料小車正常行駛。當(dāng)進(jìn)料小車行至開關(guān) 2 處時(shí)，開關(guān) 2 工 作，進(jìn)料小車減速。開關(guān) 2 工作后，開關(guān) 1能夠工作，開關(guān) 1 能夠工作又限制開關(guān) 2 不能工作。 4）當(dāng)進(jìn)料小車觸及限位開關(guān) 1 后，小車停止并向反方向行駛，行至開關(guān) 2 處，由于開關(guān) 2 不工作，進(jìn)料小車正常行駛，行至開關(guān) 1 處，開關(guān) 1 工作，進(jìn)料小車減速，直到停止于初試位置，工作過程復(fù)位 [5]。 限位開關(guān) 1 進(jìn)水口 紅外減速開關(guān) 2 紅外減速開關(guān) 1 輸料傳送帶 輸料傳送帶 進(jìn)料小車軌道 圖 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖 自 動(dòng) 進(jìn) 料 區(qū) 飲 食 槽 飲 食 槽 進(jìn)料小車 基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –8– 自動(dòng)除雜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 除雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與進(jìn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致相同。由 PLC 控制變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)自動(dòng)清便車電機(jī)并在限位開關(guān)的綜合控制下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除雜。 自動(dòng)除雜 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖，如圖 。 當(dāng)需要除雜操作時(shí)，按下控制面板上除雜按鈕， PLC 得到輸入信號(hào)后，執(zhí)行既定程序，完成除雜操作。具體操作步驟如下： 1）按下除雜按鈕后，除雜小車起步工作。 2）同樣，紅外減速開關(guān) 4 也具有自鎖互鎖功能，除雜小車行至開關(guān) 3 處，由于開關(guān) 3 受開關(guān) 4 的限制，只有開關(guān) 4 工作后才能工作，所以此處開關(guān) 3 不工作，除雜小車正常行駛。當(dāng)除雜小車行至開關(guān) 4 處時(shí)，開關(guān) 4 工作，除雜小車減速。開關(guān) 4 工作后，開關(guān) 3 能夠工作，開關(guān) 3 能夠工作又限制開關(guān) 4 不能工作。 3）當(dāng)除雜小車觸及限位開關(guān) 2 后，小車停止，輸送傳送帶啟動(dòng)，小車液壓 系統(tǒng)工作，將糞便翻卸置傳送帶上。 4）卸車完畢后，除雜小車不工作狀態(tài)反向快速行駛，行至開關(guān) 4 處，由于開關(guān) 4不工作，除雜小車正常行駛，行至開關(guān) 3 處，開關(guān) 3 工作，除雜小車減速，直到停止于初試位置，工作過程復(fù)位 [5]。 輸送傳送帶 限位開關(guān) 2 紅外減速開關(guān) 4 軌道 圖 5 紅外減速開關(guān) 3 圖 自動(dòng)除雜系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖 自 動(dòng) 除 雜 區(qū) 除雜小車 基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –9– 車間環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車間環(huán)境控制系統(tǒng) 由 PLC 控制不同水泵、不同電磁閥及攪拌電機(jī)的開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)向飲水槽注水作業(yè)、車間清洗作業(yè)和車間消毒作業(yè) 。 車間環(huán)境控制 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖，如圖 。 當(dāng)需要注水作業(yè)時(shí)，按下飲水按鈕， PLC 輸出控制信號(hào)使得電磁閥 5 開通，電磁閥 4 關(guān)斷，水泵 1 開啟，通過管道向飲食槽注水，供牛飲水 。注水作業(yè)為定時(shí)作業(yè)，時(shí)間到各執(zhí)行器復(fù)位。注水水流流向見圖 。 當(dāng)需要車間清洗作業(yè)時(shí)，按下清洗按鈕， PLC 輸出控制信號(hào)使得電磁閥 4 開通，電磁閥 5 關(guān)斷，水泵 1 開啟，通過管道向噴霧系統(tǒng)注水，實(shí)現(xiàn)清洗作業(yè)。清洗作業(yè)為定時(shí)作業(yè)，時(shí)間到各執(zhí)行器復(fù)位。清洗作業(yè)水流流向見圖 。 當(dāng)需要車間消毒作業(yè)時(shí)，按下消毒按鈕， PLC 輸出控制信號(hào)使得電磁閥 1 開通，電磁閥 2 關(guān)斷，水泵 1 開啟，通過管道向消毒水箱注水，注水后水位開關(guān) 1 開通、攪拌電機(jī)開起。當(dāng)水位升至水位開關(guān) 2 處，水位開關(guān) 2 開通，使得水泵 1 停止，電磁閥 2復(fù)位，電磁閥 3 開通，電磁閥 4 關(guān)閉，水泵 2 開啟，實(shí)現(xiàn)消毒作業(yè)。當(dāng)消毒溶液液位降至水位開光 1 處時(shí)，水位開關(guān) 1 斷開，電磁閥 4 復(fù)位，水泵 2 停止，消毒作業(yè)結(jié)束 [6]。消毒作業(yè)水流流向見圖 。 噴霧系統(tǒng) 電磁閥 5 電磁閥 4 電磁閥 3 供水水流流向 清洗水流流向 電磁閥 2 水泵 2 電磁閥 1 水位開關(guān) 2 消毒水流流向 水泵 1 水位開關(guān) 1 攪拌電機(jī) 圖 車間環(huán)境控制 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖 飲食槽 飲食槽 基于 PLC 的 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) –10– 3 養(yǎng)殖車間控制 系統(tǒng) 的 電路設(shè)計(jì) 變頻調(diào)速控制電路設(shè)計(jì) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 是 通過 PLC 控制變頻器達(dá)到變頻調(diào)速的目的，從而實(shí)現(xiàn) 異步 交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加減速控制。 控制原理圖，如圖 。接線圖，如圖 。 圖 變 頻調(diào)速控制原理圖 x y z KM KM 圖 變頻調(diào)速控制接線圖 M P L 24V+ C M L R U