羊飼喂撒料車的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

雷禾雨，李海軍，王利鶴

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，內(nèi)蒙古 呼和浩特010018）

使用傳統(tǒng)方式飼喂存在飼料易污染、工作量大、飼喂不準時等問題，為保證飼喂環(huán)節(jié)的高效、安全、及時，以減少殘留損失為前提，可以采用遠程監(jiān)控自動飼喂系統(tǒng)來保障飼喂的高效性和專業(yè)性，不僅可以釋放勞動力，減少飼養(yǎng)成本，還可以使飼料不受污染，通過一系列傳感系統(tǒng)使得機器自行根據(jù)剩余飼料的多少進行補充，及時促進發(fā)展。無線通信的快速發(fā)展，可以隨時訪問網(wǎng)絡資源及實現(xiàn)無線網(wǎng)絡設備之間的互聯(lián)，在移動裝置的研究領域方面，基于無線通信方式控制有著巨大的潛力和應用。

1 研究內(nèi)容

本課題研究的是適用于中小型牧場的羊只飼喂撒料車，該裝置分為兩部分組成：撒料車結(jié)構(gòu)和人機交互控制。操作系統(tǒng)體現(xiàn)于上位機組態(tài)，為工作人員提供飼喂撒料車的相關操作和信息如：每次飼料的使用情況、初始添加量以及切換控制。步進電機驅(qū)動行駛，直流電機帶動螺旋絞龍輸送飼料、4G-智能網(wǎng)關通信和人機交互界面組成。該飼喂裝置可以在中小型牧場中分為兩種行走方式：手動和自動。

2 控制系統(tǒng)

2.1 PLC的選擇設計中有壓力傳感器輸出通過模擬量輸入顯示，直流電機運行速度用模擬量輸出控制。以技術參數(shù)和控制要求為依據(jù)，需要輸入端子22個和輸出端子5個進行控制。因采用高速計數(shù)脈沖控制步進電機，選擇晶體管輸出型，并且需要配有RS-232C和RS-422A/485兩個通訊口便于現(xiàn)場的觸摸屏和4G-智能網(wǎng)關相連。綜上考慮，本次設計的核心控制選擇OMRON CP1H-XA40DT-D控制器。

2.2 步進電機的驅(qū)動使用48V鋰電池給直流電機控制器、直流電機、步進電機和步進電機驅(qū)動器供電。PLC經(jīng)步進電機驅(qū)動器控制步進電機動作，由操作面板對PLC發(fā)出控制命令，通過輸出的脈沖信號和方向信號傳送到驅(qū)動器進而控制步進電機。驅(qū)動器采用共陽極接法，串聯(lián)2kΩ電阻起降壓作用，DUL-和DIR-控制方向和脈沖，PLC輸出端Q100.00和Q100.01分別與左右輪驅(qū)動器的DUL-相連，Q100.04和Q100.05分別與左右輪驅(qū)動器的DIR-相連。

2.3 出料速度控制PLC輸出控制繼電器（Q100.06連接KA），繼電器觸點接的電門鎖線控制直流電機的啟停。直流電機速度是PLC模擬量(0-5v)輸出控制的，通過端子連接控制器中手把調(diào)速的黑線和綠線進而控制直流電機速度。使用SPED指令對步進電機的速度進行控制，SPED指令輸出的是可調(diào)頻率的脈沖，頻率脈沖通過步進驅(qū)動器DIP開關設置進行調(diào)節(jié)，此指令指定了輸出端口及輸出方式，用輸出頻率控制速度行駛。

3 遠程通信

遠程傳輸模塊作為現(xiàn)場監(jiān)控和遠程控制平臺之間的連接中介者，有著承前啟后的作用。該模塊額定電壓DC24V，通過交換機和歐姆龍CP1H PLC實現(xiàn)通訊連接，通訊端口包括有1個RS485口、1個RS232口、1個WAN口和1個LAN口便于網(wǎng)線連接程序上傳下載，2路以太網(wǎng)，4G-智能網(wǎng)關模塊可放置于導軌上方便連線通信。工程建立和PLC通信設置成功后，為工程添加變量，設置變量的ID、名稱和地址等信息。將導入的變量參數(shù)下載到云盒子中和上傳至云端，即可完成遠程通信的操作配置。

4 上位機界面設計

上位機界面設計分為4個界面：主界面、參數(shù)設置、參數(shù)顯示和手動操作界面。主界面：當檢測到障礙物時，避障感應燈會變亮，遇到緊急情況或者機器出現(xiàn)故障時，按下急停按鈕，機器停止運行；自動/手動界面：小車行駛時對應的指示燈隨著實際運行狀態(tài)變化；參數(shù)設置顯示界面：監(jiān)測料斗中飼料的變化量，同時可以設定直流電機和步進電機的運行速度。

5 結(jié)論

本文將4G通信技術和云數(shù)據(jù)平臺相結(jié)合，通過分析羊飼喂裝置的具體需求，設計了羊飼喂撒料車的遠程控制系統(tǒng)，通過硬件與軟件的設計實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸，得出數(shù)值在上位機界面顯示，并且可以使用上位機遠程控制羊只飼喂撒料車行進，從而減少勞動力，提高飼喂效率，避免人畜共患病的風險。