基于PLC控制的自动喂猪系统.docx

1、基于PLC控制的自动喂猪系统摘要 伴随我国市场经济体系的不断完善，我国养猪产业有了长足进展，目前我国年猪存栏量、出栏量、肉产量均为世界第一。以上数据概括了养猪量的不断增加，劳动成本也随之增加。本次课题设计本着降低劳动力，提高生产效益，从而增加养猪利润，采用自动化养殖技术。主要利用PLC控制技术及传感器应用实现自动拌料、自动送料、自动清洗等功能。关键词：PLC 传感器 自动喂猪系统第一章 我国养猪行业概况 1-1 人工喂猪流程 图1-1为人工喂猪流程， 养猪生产中，人工拌料的时候很多，饲料过渡时需要拌料，料中加药时需要拌料，采用湿拌料时需要拌料；但生产中常出现拌料不均匀现象，同时也存在费时费力现

2、象,有时饲养员心情不好时还有鞭笞猪的不良现象，这直接导致猪生长缓慢，降低了养猪利润。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

3、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

4、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.

5、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2-1 PLC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S

6、Q1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

7、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

8、，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2-2 PLC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

9、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。

10、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

11、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

12、构示意图 工作原理： 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

13、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

14、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

15、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