基于三菱的智能喂飼系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

卞增育　陳琳　冀俊茹　蘇彬

摘 要：本項目針對我國現(xiàn)有中小型養(yǎng)殖場中自動化喂飼程度不高的現(xiàn)狀，基于三菱PLC設(shè)計了一種智能飼喂系統(tǒng)，實現(xiàn)了中小型養(yǎng)殖場智能供料的任務(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)濟中養(yǎng)殖規(guī)模也在不斷提高目前來說，我國養(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)殖場在市場主體中占很大的比重，且自動喂飼系統(tǒng)、自動化設(shè)備應(yīng)用程度較低。另一方面國外性能良好的自動化飼養(yǎng)裝置價格較高，如想引入這些設(shè)備必然增加中小型養(yǎng)殖場成本，不利于提高市場競爭力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

PLC系統(tǒng)具備運行速度快、可擴展性高、體積小靈活性高等優(yōu)勢，在食品生產(chǎn)、紡織機械等領(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、上位機構(gòu)成。其中，上位機軟件飼養(yǎng)員主要查看查看飼喂車運行情況、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，主要用來控制飼喂小車移動位置;M2為三相異步電機，主要用來控制飼喂小車，使得小車的飼料精準(zhǔn)投放槽位中;M3為放料電機，當(dāng)完成投料動作之后，小車就會回到原來位置。基于三菱PLC搭建加料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)會通過RS232接口進行動態(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

在此次喂飼系統(tǒng)設(shè)計流程如圖3所示。從圖中能夠看出，通電之后小車將會自動回到原始位置并等待下一步指令。伺服電機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和自動兩種。手動模式下按鈕控制個步驟的工作過程均需單獨控制，同時觸摸屏出現(xiàn)手動調(diào)試畫面，通過調(diào)試按鈕，選擇需調(diào)試的電機。自動模式下設(shè)備正常啟動后首先進入歡迎界面，隨后觸摸任意位置即可進入調(diào)試階段，從而執(zhí)行一個周期試運行。設(shè)備運行正常時，程序開始位置自動循環(huán)執(zhí)行。

3 人機界面設(shè)計

在進行人機界面設(shè)計時，需要利用SCADA軟件實現(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)控自動化系統(tǒng)。項目使用 MCGS組態(tài)軟件進行界面設(shè)計。項目的調(diào)試界面、運行界面、監(jiān)控界面及報警界面如圖6。

4 系統(tǒng)搭建調(diào)試

系統(tǒng)中伺服電機用于控制送料小車往返于加料站和各個槽位，通過編碼器反饋脈沖數(shù)確定運料小車的具體位置。當(dāng)小車到達時，傳感器產(chǎn)生動作小車立即停止。傳感器信號接入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，其接線如圖7所示。

在完成本系統(tǒng)的初步設(shè)計后，搭建飼喂車的模擬實物圖（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電機時，原始位置將滑動模塊移動到左端SQ1處。隨后，觸摸屏?xí)霈F(xiàn)伺服電機運行速度與距離的數(shù)值。變頻電動機M2調(diào)試時，通過切換不同的按鈕，分別在10Hz，20Hz，30Hz的頻率情況下進行調(diào)試，并不斷循環(huán)。

再進行啟動按鈕時，M3電機會以“低速、高速、停止…”循環(huán)狀態(tài)進行調(diào)換，直至M3電機停止。

小車在運行過程中如果出現(xiàn)超限現(xiàn)象，系統(tǒng)就會自動停止運行，并出現(xiàn)警告畫面。當(dāng)10秒之后，小車自動返回原點，報警燈將持續(xù)閃爍。等待故障維修檢查完成，重新按下啟動按鈕恢復(fù)運行。

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)練計劃項目《基于PLC的智能喂飼系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》（201912920025Y）。

參考文獻：

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[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].煤礦機械，2020（6）.