基于PLC控制的自动喂猪系统Word文档格式.docx
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生料喂猪新技术:
采用生料喂猪,不仅节省人力、财力,而且能增加猪的采食量,促进增重,同时可减少饲料消耗。
提高饲料报酬,但是必须讲究生喂的方法。
生喂饲料的选择可选择作生喂的饲料主要是禾本科籽实,如玉米、小麦、稻谷等及其加工副产品,如稻糠、麦麸等。
上述饲料煮熟后营养物质损失达13%以上,其饲养效果只相当于生喂的87%。
此外,青绿饲料也应生喂。
生喂方式有讲究生喂可分湿喂和干喂两种,湿喂料与水的比例不能超过1:
,否则就会减少消化液的分泌,降低消化酶的活性,影响饲料的消化吸收,最适宜的比例应该为1:
1。
拌好的饲料,以能挤出水滴为宜。
干喂是以粉状的形式饲喂,饲后再喂水。
干喂的好处:
一是饲料不易变质,配1次可喂几天,节省人工;
二是便于制成配合饲料喂猪。
如果用电气设备自动养猪,则可以降低劳动力从而提高养猪利润,我国是养猪大国,养猪的规模普遍为中小型,而国外的一套自动养猪系统少则几十万,多则几百万(欧元)。
例如:
TEAM系统早在1993年便由奥斯本公司开发出来,但到目前为止在中国仍没有得到应用,VELOS系统也只有寥寥几个大型养猪场正在使用。
国外系统由于技术的垄断,特别是RFID技术的高度保密,使得他们可以随意定价,比如VELOS系统在国内的价格超过30万,而TEAM系统和法国ACEMOMF24母猪多功能自动饲喂系统的价格更是在百万以上,这对于国内的中小型养猪场而言是十分昂贵的,使国内很多养猪户望而却步。
这天文数字决定了这套设备不能普及国内,为了解决这问题,我采用所学的PLC编程控制技术和传感器应用技术,设计了简单的生料自动喂猪系统,实行基本的加料、拌料、出料、送料、喂养、清洗等一系列自动化操作。
这套喂养系统的成本较国外的而言,相当的低,适用于我国中型养猪专业户。
第二章自动喂猪系统的组成
自动喂养系统优点及组成
1.自动饲喂系统优点有:
(1)定时定量喂饲,特别是母猪饲喂;
(2)避免限饲引起的应激反应;
(3)切断了疫病的传播途径;
(4)节省劳动力;
(5)方便、快捷。
2.自动喂养系统的组成
1).储料塔2).出料管道
3).出料口控制器4).搅拌器
5).微电脑电控箱6).料塔接斗
7).运料小车8).导轨
9).小车出料电机10).小车清洗
11).水管12).料位控制器
自动喂养系统主电路及各部件的作用
整个喂猪系统中共用到了4个电动机,其中三个分别是搅拌机驱动装置、小车行走驱动装置和出料轴的驱动装置,还有一个是运料仓的清洗水泵电机。
如图2-1所示
图2-1PLC自动喂猪系统主电路及控制电路图
M1—搅拌机的驱动电动机,主功能是搅拌饲料,受定时时间脉冲和小车原点行程开关SQ4控制。
M2—小车运料的驱动电动机,主要功能搬运搅拌好的饲料,受传感器SQ1和行程开关SQ5控制。
M3—小车上出料的驱动电动机,主要功能是将小车上搅拌好的饲料倒入料槽,受传感器SQ2、SQ3、SQ6、SQ7控制。
M4—水泵,小车清洗装置,主要是清洗小车上的杂物,受传感器SQ4控制。
YH—电磁阀,主要是储料塔出料门控制,受定时时间脉冲控制。
自动喂猪系统的工作原理及动作流程图
当启动开关SB1闭合后,KM1得电闭合,电动机M1正转得电,搅拌机开始搅拌,同时电磁阀YH得电吸合,储料塔开始出料。
延时3分钟后,电磁阀YH失电,弹簧复位,储料塔停止出料,再经过5分钟KM1失电断开,电动机M1停止正转,即搅拌机停止拌料。
检测小车是否在原位SQ4,当小车在原位是SQ4被压合,KM2得电闭合,电动机M1得电反转,搅拌机开始出料,当料满时,即SQ1被压合,KM2失电,电动机M1停止反转,即搅拌机停止出料,同时KM3得电,电动机M2得电正转,小车开始前进。
当小车前置传感器SQ2碰到猪料槽时,KM5得电闭合,电动机M3正转,小车上的储料斗电机正转出料,当升到限位SQ6时,KM5失电断开,电动机M3停止正转,当小车后置传感器SQ3碰到猪料槽时,KM6得电闭合,电动机M3反转,即小车上的储料斗电机反转停止出料,当降到限位SQ7时,KM6失电断开,重复进行,直到小车到达终点限位SQ5,即SQ5被压合,则KM3失电断开,电动机M2正转停止,小车停止前进,同时KM4得电闭合,电动机M2反转开始,小车返回。
当小车返回到原点,即SQ4被压合,KM7得电闭合,水泵M4得电清洗,3分钟后整机停止运作。
动作流程如图2-2所示
图2-2PLC自动喂猪系统流程图
系统中驱动装置的选择
1.搅拌电机
搅拌机,作为本次设计的搅拌系统,是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转,将多种原料进行搅拌混合,使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。
本次设计中选用立式搅拌机,理由:
立式搅拌机的主要优点有:
投资小、维护简单、使用年限长、占地面积小、外观大方、移动方便。
立式搅拌机带有正转搅拌反转出料功能,符合本次设计的要求
它的驱动装置:
电机和传动机构置于拌筒下方;
由电动机、减速器和摆线针直接带动,如图2-3所示
图2-3立式搅拌机的外观图
搅拌机的电动机要求是低速运行。
为达到要求,所以本次选用三相异步电动机和减速器封闭传动,用来降低转速并增大转矩。
但存在缺点,转速低运行发热量会增加,风扇转速降低冷却效果变差,长期使用电机会过热,加速绝缘老化。
补救方法:
可以在搅拌机的电动机旁安装散热装置。
小车运料及出料装置,是本次设计的搬运系统,当小车料满运行时,小车上的料斗传感器接触到料槽时将启动出料电机,其中小车和出料驱动电动机均为三相异步电动机,且安装了减速器。
如图2-4所示
图2-4小车运料及出料装置图
自动喂猪系统的传感器应用
本次设计的系统中,出料电动机的触发信号、小车到达终点信号和装料已满信号都是用的传感器,且种类不同。
1.行程开关
行程开关安装在小车的原点和终点位置作用是防止小车跑出轨道,当到达规定位置时被压合,小车停止运作。
小车出料电机轴的顶部及底部也安装了行程开关,作用是防治出料电机一直无限启动,当电动机带动轴到达最高级最低位置时被压合,切断电动机工作如图2-5所示。
1-物体检测点2-弹簧3-常闭触点4-常开触点
图2-5行程开关实物及内部原理图
工作原理:
当小车或电机轴到达规定位置时,压在1上面,弹簧2因受力的作用变形缩回,导致常闭触点3断开,常开触点4闭合信号被触发。
小车停止工作。
2.压力传感器
压力传感器用在小车的料斗底部,作用是检测装料是否已满,当装料满时传感器被接通,停止出料,小车开始前进。
如图2-6所示
图2-6压阻式硅压力传感器实物及原理图
工作原理:
工作原理当小车装料满时的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号,停止出料,同时启动小车前进。
3.光电传感器
光电传感器是安装在小车前后端的装置,作用是检测小车时候到达猪料槽,当达到猪料槽时被触发,开始出料或停止出料。
如图2-7所示
右图分为:
发送器、接收器和检测电路。
发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管
图2-7光电传感器实物及结构示意图
光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。
接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。
在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
此外,光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。
三角反射板是结构牢固的发射装置。
它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有实用意义。
猪料槽上装有三角反射板,当小车经过猪料槽时,发射器发出的光束经过三角反射板返回,再由接收器接收检测,最后启动出料电动机出料或停止出料。
优点:
准确、高重复性、响应速度快、高可靠性、长寿命、免维护。
系统中辅助设备的选择
1.储料塔主要用来储存干燥的粉状或颗粒状配合饲料,以供舍内喂饲用。
一般每个猪舍设一个储料塔,建在猪舍的一端或一侧。
储料塔一般用镀锌铁皮制成,以圆形為多,下部呈圆锥形或锥形。
国内有采用低流量高压力的脉冲气流输送。
储料塔有组合式和整体式之分,一般大型储料塔均为组合式,而本次的自动喂猪系统所用到的储料塔需大型的才能满足,所以本次储料塔选用组合式。
2.破拱器是以突然喷出的压缩气体的强烈气流,以超过一马赫(音速)的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区,这种突然释放的膨胀冲击波,克服了物料静摩擦,使容器内的物料又一次恢复流动.它是利用空气动力原理,工作介质为空气,由一差压装置和可实现自动控制的快速排气阀、瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能,可以产生强大的冲击力,是一种清洁、无污染、低耗能的理想清堵吹灰设备。
破拱器具有结构简单、使用安全方便,冲击力大、安全、节能、自动控制、操作简单,不损伤仓斗等基本优点,是目前最理想的破拱助流装置。
3.出料管道有金属和塑胶两种,塑料管材与传统金属管道相比,具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点,出料管道基本处于垂直方向,收到的压力很小,主要考虑到大气腐蚀等因素影响,所以本次选用塑料管作为储料塔的出料管道。
PLC的选型
的比较
PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各种机械和生产过程。
PLC已经广泛运用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
PLC应用广泛,种类繁多,其机构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等不同。
因此,合理选用PLC,对于提高PLC在控制系统中得应用起着重要作用。
PLC具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活,易学易用、体积小,重量轻,价格便宜等特点
1.抗干扰能力强,可靠性高。
(采用无触点电路,高品质的电源模块,采用屏蔽、滤波、隔离等措施;
完善的I/O接口;
独特的程序运行方式,环境适应性强。
)
2.控制性能强,柔性好。
(逻辑控制、步进、定时/计数、模拟量控制、数据处理、通讯联网;
修改程序方便。
3.编程简单,易学易用。
(采用近似于继—接线路的梯形图编程语言,指令系统简单,在PLC内部增加了解释程序。
4.组合灵活,使用方便(为系列产品,可组合成各种规模的控制系统。
直接与外部的I/O设备相连,接线简单,I/O状态显示清晰,便于调试。
5.实现联网控制
中国市场上得PLC供应商有几十家,可分为欧美品牌日系品牌、韩国品牌、台湾地区及国内品牌几个