基于三菱的智能喂飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

卞增育　陳琳　冀俊茹　蘇彬

摘 要：本項(xiàng)目針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有中小型養(yǎng)殖場(chǎng)中自動(dòng)化喂飼程度不高的現(xiàn)狀，基于三菱PLC設(shè)計(jì)了一種智能飼喂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了中小型養(yǎng)殖場(chǎng)智能供料的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：智能化 喂飼系統(tǒng) PLC

Design and Implementation of Intelligent Feeding System Based on Mitsubishi

Bian Zengyu，Chen Lin，Ji Junru，Su Bin

Abstract：In view of the low level of automated feeding in existing small and medium-sized farms in China， this project designed an intelligent feeding system based on Mitsubishi PLC to realize the task of intelligent feeding for small and medium-sized farms.

Key words：intelligence， feeding system， PLC

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖技術(shù)的提升加快了養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的形成。基于現(xiàn)代化高新技術(shù)的養(yǎng)殖模式，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中養(yǎng)殖規(guī)模也在不斷提高目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定的局限性。一方面中小型養(yǎng)殖場(chǎng)在市場(chǎng)主體中占很大的比重，且自動(dòng)喂飼系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用程度較低。另一方面國(guó)外性能良好的自動(dòng)化飼養(yǎng)裝置價(jià)格較高，如想引入這些設(shè)備必然增加中小型養(yǎng)殖場(chǎng)成本，不利于提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

PLC系統(tǒng)具備運(yùn)行速度快、可擴(kuò)展性高、體積小靈活性高等優(yōu)勢(shì)，在食品生產(chǎn)、紡織機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用水平較高。PLC可以精準(zhǔn)控制復(fù)雜工藝流程，而且實(shí)用性、可靠性也比較好。在此控制環(huán)境中，智能飼喂系統(tǒng)主要由飼喂小車、上位機(jī)構(gòu)成。其中，上位機(jī)軟件飼養(yǎng)員主要查看查看飼喂車運(yùn)行情況、槽位及槽內(nèi)飼料等相應(yīng)內(nèi)容。飼喂小車系統(tǒng)及槽位結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中，M1表示伺服電機(jī)，主要用來(lái)控制飼喂小車移動(dòng)位置;M2為三相異步電機(jī)，主要用來(lái)控制飼喂小車，使得小車的飼料精準(zhǔn)投放槽位中;M3為放料電機(jī)，當(dāng)完成投料動(dòng)作之后，小車就會(huì)回到原來(lái)位置。基于三菱PLC搭建加料系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)RS232接口進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在此次喂飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖3所示。從圖中能夠看出，通電之后小車將會(huì)自動(dòng)回到原始位置并等待下一步指令。伺服電機(jī)M1的位置控制基本結(jié)構(gòu)單元如圖4，飼喂小車M2的控制流程見(jiàn)圖5，包括速度回路、電流回路，系統(tǒng)主要控制要求包括手動(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)模式下按鈕控制個(gè)步驟的工作過(guò)程均需單獨(dú)控制，同時(shí)觸摸屏出現(xiàn)手動(dòng)調(diào)試畫面，通過(guò)調(diào)試按鈕，選擇需調(diào)試的電機(jī)。自動(dòng)模式下設(shè)備正常啟動(dòng)后首先進(jìn)入歡迎界面，隨后觸摸任意位置即可進(jìn)入調(diào)試階段，從而執(zhí)行一個(gè)周期試運(yùn)行。設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，程序開(kāi)始位置自動(dòng)循環(huán)執(zhí)行。

3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用SCADA軟件實(shí)現(xiàn)通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件。該軟件作為通用的監(jiān)控軟件，能夠利用組態(tài)軟件功能監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)。項(xiàng)目使用 MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的調(diào)試界面、運(yùn)行界面、監(jiān)控界面及報(bào)警界面如圖6。

4 系統(tǒng)搭建調(diào)試

系統(tǒng)中伺服電機(jī)用于控制送料小車往返于加料站和各個(gè)槽位，通過(guò)編碼器反饋脈沖數(shù)確定運(yùn)料小車的具體位置。當(dāng)小車到達(dá)時(shí)，傳感器產(chǎn)生動(dòng)作小車立即停止。傳感器信號(hào)接入PLC，采用脈沖+方向形式，PLC Y0輸出脈沖到伺服放大器，PLC Y1作為方向信號(hào)，其接線如圖7所示。

在完成本系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)后，搭建飼喂車的模擬實(shí)物圖（圖7）。在圖中，M1、M2、M3及各自槽位位置為模擬確定。當(dāng)調(diào)試M1電機(jī)時(shí)，原始位置將滑動(dòng)模塊移動(dòng)到左端SQ1處。隨后，觸摸屏?xí)霈F(xiàn)伺服電機(jī)運(yùn)行速度與距離的數(shù)值。變頻電動(dòng)機(jī)M2調(diào)試時(shí)，通過(guò)切換不同的按鈕，分別在10Hz，20Hz，30Hz的頻率情況下進(jìn)行調(diào)試，并不斷循環(huán)。

再進(jìn)行啟動(dòng)按鈕時(shí)，M3電機(jī)會(huì)以“低速、高速、停止…”循環(huán)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)換，直至M3電機(jī)停止。

小車在運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)超限現(xiàn)象，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，并出現(xiàn)警告畫面。當(dāng)10秒之后，小車自動(dòng)返回原點(diǎn)，報(bào)警燈將持續(xù)閃爍。等待故障維修檢查完成，重新按下啟動(dòng)按鈕恢復(fù)運(yùn)行。

基金課題：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《基于PLC的智能喂飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》（201912920025Y）。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳勝?gòu)?qiáng).基于PLC的潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（12）.

[2]張建銘，王旭東.基于PLC控制的可伸縮輸送帶架裝置控制系統(tǒng)研究[J].煤礦機(jī)械，2020（6）.