水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)設(shè)計

1、水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)設(shè)計學(xué)科分類號0807本科畢業(yè)設(shè)計題目（屮文）：水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計（英文）:The design of feed system automaticIn aquatic products姓名：張云濤學(xué)號：_2011180203院（系）：_工程與設(shè)計學(xué)院_專業(yè)、年級:機(jī)械設(shè)計制造及自動化、2011級指導(dǎo)教師：_ 尹碧菊_二 O五年五月湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)老師的指 導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除設(shè)計中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外， 本設(shè)計不含任何其他個人或集體已 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 對本設(shè)

2、計的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和 集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果 由本人承擔(dān)。本科畢業(yè)設(shè)計作者簽名:二 0五年五月六日湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書選題的目的和意義隨著我國養(yǎng)魚業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)魚機(jī)械已成為淡水 養(yǎng)魚不可缺少的設(shè)備。以往采用人工拋料的飼養(yǎng)方 法，存在投放面積小、喂料不均勻、勞動強(qiáng)度大和效 率低的缺點，常常浪費(fèi)魚飼料及污染養(yǎng)魚水質(zhì)， 影響 魚類的生長發(fā)育。魚塘自動投餌機(jī)集定點、定時和定 量投餌技術(shù)于一體，具有投餌面廣、增加單位養(yǎng)魚面 積、投餌均勻、避免大小魚爭食、提高飼料利用率、 降低飼料對水質(zhì)的污染和增加魚產(chǎn)量等特點，減輕了 養(yǎng)魚工作人員的勞動畢業(yè)設(shè)計作

3、土指張云濤水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計所屬院、尹碧菊、講師工設(shè)院 機(jī)械設(shè)計制造及自動化2011級2015.1.6強(qiáng)度，有效提高工作效率和經(jīng)濟(jì) 效益。目前，采用投餌機(jī)代替人工投餌已被普遍認(rèn)可。市場上的投餌機(jī)主要有兩類：一是采用以定時電路 為控制核心的單次間歇式投餌機(jī)，該機(jī)每次投餌都需 重新設(shè)置，且定時不準(zhǔn)確，缺少無料停機(jī)功能，不適 合大面積魚塘使用；二是單片機(jī)控制的全自動投餌機(jī) 能夠滿足不同用戶的需求，但大多因軟硬件設(shè)計缺陷 存在著工作不穩(wěn)定、電機(jī)故障率高、無料停機(jī)可靠性 較差和維修維護(hù)難等問題。為此，詳細(xì)分析了廣州通 能公司的TN201型投餌機(jī)系統(tǒng)存在的問題，在保證機(jī) 械化喂飼程序更加合理、準(zhǔn)確與可

4、靠的前提下，應(yīng)用 新技術(shù)開發(fā)并研制一種適合現(xiàn)代漁業(yè)生產(chǎn)的新產(chǎn)品， 解決投餌機(jī)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題。該投餌機(jī)能根 據(jù)養(yǎng)殖面積、魚種以及不同生長期對飼料的需求，精主要研究內(nèi)容:投餌機(jī)的主要任務(wù)是定時、定量且均勻地拋灑各 種魚飼料。本程控自動投餌機(jī)根據(jù)魚的種類、生長期、 養(yǎng)殖密度以及水溫、氣候、時期等不同的養(yǎng)殖條件，由PLC及電子輔助裝置精確控制送料、拋料的時間 與數(shù)量。應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)或要求:1、拋灑膨化料、 硬顆粒料機(jī)軟顆粒料等拋料面 積大且均勻，可喂養(yǎng)不同種類的魚。2、定時開機(jī)， 能夠方便工作人員在半夜或在天 氣較冷的晚上實現(xiàn)定時喂養(yǎng)，即做到科學(xué)喂魚， 又節(jié)省了勞動力。3、投餌和間歇時間的長

5、短可調(diào)， 投一陣， 停一 陣，給魚吃完每一次拋出的飼料提供充足的時 間，減少飼料沉底溶化而造成的浪費(fèi)和水質(zhì)污染。4、定時停機(jī)與無料停機(jī)， 既可以通過控制工作 時間來控制投餌量，也可以直接放置一定量的飼料， 通過無料停機(jī)達(dá)到定量控制的目的。5、單次投餌量多少可調(diào)， 工作人員可根據(jù)魚的 不同種類和不同生長期來調(diào)節(jié)單次拋投飼料的量。主要設(shè)計方法或技術(shù)路線:1、 熟悉課題所涉及的知識，查閱相關(guān)資料并收 集。2、 整理資料，針對課題的設(shè)計要求，全面合理地 分析，提出各種方案。3、 征求指導(dǎo)老師和同學(xué)的建議，討論各種方案的 可行性，確定一個最合理的方案。4、 根據(jù)總體的設(shè)計思路，初步確定結(jié)構(gòu)尺寸，用pro

6、e繪制三維主要零件圖， 用PLC實現(xiàn)初步投 喂系統(tǒng)控制程序。5、 根據(jù)導(dǎo)師的指導(dǎo)，對設(shè)計進(jìn)行完善和優(yōu)化。完成本課題應(yīng)具備的環(huán)境（軟件、硬件）：硬件：PLC計算機(jī)、計算器、所需的材料軟件：Microsoft Word、pro/E繪圖軟件。各階段任務(wù)安排：2014.12.25-2015.01.05開題報告。2015.01.08-2015.02.02設(shè)計方案。2015.03.07-2015.04.202015.04.21-2015.05.04改并完善設(shè)計，定稿。2015.05.05-2015.05.08:查找相關(guān)資料，寫好:整合資料，確立總體:完成整體設(shè)計。:在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，修:準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。主

7、要參考資料:1李君略,俞龍,王衛(wèi)星,劉華基于單片機(jī)的魚 用投餌機(jī)自動控制系統(tǒng)J.農(nóng)機(jī)化研究.2006(02) 王志勇，諶志新，江濤.集中式自動投餌系統(tǒng) 的研制J.漁業(yè)現(xiàn)代化.2011(01)3王志勇，諶志新,江濤,郭根喜.標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng) 殖自動投餌系統(tǒng)設(shè)計J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報.2010(08)4胡昱，郭根喜，黃小華，陶啟友，張小明，古恒光.基于PLC的深水網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)J.南方水產(chǎn)科學(xué).2011(04)5張惠娣，汪昌固，王賢成.基于無線通信和PLC的網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)設(shè)計J.控制工程.2014(04)6汪昌固.網(wǎng)箱智能投喂系統(tǒng)開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù) 研究D.太原科技大學(xué)20147田應(yīng)平，楊興，周路，張龍濤.

8、工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖 自動投餌系統(tǒng)的設(shè)計J.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué).2010(05)8Fernando D. Von Borstel， Jaime Suarez， Edgar delaRosa, Joaqu in Gutierrez, (2013),“Feeding and watermonitoringrobot inaquaculture greenhouse”, Industrial Robot: An In ternatio nal Jour nal, Vol. 40 Iss: 1 pp. 1019.指導(dǎo)教師意見:指導(dǎo)教師簽名:要紀(jì)會告報題開時間占小與會人員姓名職務(wù)（職稱）姓名職務(wù)（職稱）姓名務(wù)稱職會

9、議記錄摘要:議主持人簽名：錄人簽名：月 日湖南師范大學(xué)工程與設(shè)計 學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計情況登記表指導(dǎo)小組意見負(fù)責(zé)人簽名月 日學(xué)院、/ :意見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日論文（設(shè)水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓張云濤所屬專業(yè)、年自動化專業(yè)2011指導(dǎo)教尹碧菊職稱教師學(xué)歷指導(dǎo)時指導(dǎo)地指導(dǎo)內(nèi)容學(xué)生備注、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計評審表畢業(yè)水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計題 目作者姓名張云濤所屬院、專業(yè)、年級工設(shè)院、自動化、2011級指導(dǎo)教師姓名、職稱尹碧菊 講師字?jǐn)?shù)11000定稿日期2015.5.8中文摘要隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，大型標(biāo)準(zhǔn)化的池塘養(yǎng)殖也越來越多，因此在管理方面的工作量和復(fù)雜度也增加了許多。目

10、前，國內(nèi)的大型水產(chǎn)養(yǎng)殖場投餌的自動化與智能化的普及率不高， 仍然主要采用人工投餌的方式進(jìn) 行養(yǎng)殖。但是與自動投餌相比，人工投餌存在著投餌量難以控制、人工勞動 強(qiáng)度大、投喂飼料不均勻以及對生態(tài)壞境產(chǎn)生不良影響等缺點。為了提高國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌智能化、自動化和工業(yè)化的普及率，所以有必要設(shè)計并研發(fā) 出一種符合大型標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖投餌管理要求的自動投餌系統(tǒng)。關(guān)鍵詞（3-5個）PLC、自動化、繼電接觸器、定時(3-5個)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評定成績（本頁由指導(dǎo)教師手寫）評審內(nèi)涵評審要一彳、著一當(dāng)匿目讓！一日符選選題質(zhì)量22%關(guān)鍵With the rapid development of aquaculture in

11、 our country, large-scalestand- ardized aquaculture is also increasing, so the management workloadand complexity also increased a lot. At present, the large-scale aquaculturefield popularization of automation and intelligent feeding rate is not high inChina, still mainly usesthe artificial bait way

12、for breeding. But compared withautomatic feeding, artificial feeding is difficult to control the feeding amount,intensity of labor, feed uneven and have adverse effects on ecologicalenvironment etc. In order to improve the popularity of domesticaquaculture, industrial automation and intelligent feed

13、ing rate, so it isnecessary to design and develop witha large standard of cage aquaculturemanagement automatic feeding system.PLC、 automation、relay、timing込匕/匕匕乙冃宀八:丄菁労劉1卷的?識！ 難的二用知和: I A0-E程“專編兀逵需亠祚捱當(dāng)洙 g 要e 尊舟幕業(yè)度閒 C 醫(yī)二番 逼 基專果1蘿S 搜 -嚴(yán)齊、4 查亠 本問-據(jù)5 琴賈 用S藪 常坤予號口一12且繪制圖紙理L亠亠養(yǎng)書嚴(yán)臺范霽：格規(guī)2 曇的i 用歩求盯一運(yùn)5設(shè)和仝匕匕疋厶冃

14、、1./-夕匕匕厶冃應(yīng)資匕匕厶冃2匕匕匕、r冃厶冃10.曲慶選疋計一值成口用意宀完套新識wfA評定等級:|資 I；本語S量的蓋定集文4述能力水平30%設(shè)計質(zhì)量33%外譯料翻譯10%總成績:指導(dǎo)教師評審意見:三、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計答辯記錄表畢業(yè)水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計作者姓名張云濤所屬院、專業(yè)、年級工設(shè)院、2011級、自動化指導(dǎo)教師姓名、 職稱尹碧菊講師答辯會紀(jì)要時間地點答辯小組成員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）（記錄人手 寫）答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄:議主持人簽名：錄人簽名：月 日評語:答亠辯小組、/ :意見評定等級:負(fù)責(zé)人（簽名）：年 月曰評語:學(xué)

15、院、/ :意見畢業(yè)設(shè)計學(xué)院最終評定等級:負(fù)責(zé)人（簽名）：學(xué)院（公章）年月日學(xué) 校 意見評語：評定等級：負(fù)責(zé)人（簽名）：年 月日目錄摘 要. 錯誤！未定義書簽。Abstract .錯誤！未定義書簽。第1章緒論. 錯誤！未定義書簽。1.1課題研究背景 . 錯誤！未定義書簽。1.2課題研究的目的和意義.41.3 PLC應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌 .51.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.51.4.1國外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 .5142國內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 .61.5本文的主要研究內(nèi)容 .7第2章自動投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理 .92.1自動投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) .92.2自動投喂系統(tǒng)工作原理 .102.3 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .112

16、.4 PLC的類型和功能.122.5 PLC控制系統(tǒng)工作流程 .132.6電動機(jī)的功能和類型.142.7自動投喂系統(tǒng)電路原理 .15第3章程序設(shè)計.183.1程序設(shè)計要求.183.2程序設(shè)計的流程.183.3程序語言編程 .193.3.1時鐘讀寫和電機(jī)啟動 .19332系統(tǒng)風(fēng)壓的控制.22333供料控制.233.3.4投餌量的控制.243.3.5分配器切換控制 .25總結(jié).27參考文獻(xiàn).28致謝.30水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的設(shè)計機(jī)械設(shè)計制造及其自動化2011級 張云濤摘要隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，大型標(biāo)準(zhǔn)化的池塘養(yǎng)殖也越來越多，因 此在管理方面的工作量和復(fù)雜度也增加了許多。目前，國內(nèi)的大型水產(chǎn)養(yǎng)

17、殖場 投餌的自動化與智能化的普及率不高，仍然主要采用人工投餌的方式進(jìn)行養(yǎng)殖。但是與自動投餌相比，人工投餌存在著投餌量難以控制、人工勞動強(qiáng)度大、投 喂飼料不均勻以及對生態(tài)壞境產(chǎn)生不良影響等缺點。為了提咼國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖投 餌智能化、自動化和工業(yè)化的普及率，所以有必要設(shè)計并研發(fā)出一種符合大型 標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖投餌管理要求的自動投餌系統(tǒng)。雖然目前的以單片機(jī)為控制核心的 自動投餌機(jī)可以滿足不同客戶的各種需求，但也存在著工作時穩(wěn)定度比較低、 電動機(jī)發(fā)生故障的幾率較高、無料時電機(jī)停止的可靠性不高和維修維護(hù)成本高 等問題。應(yīng)此該系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)為核心控制系統(tǒng)，通過控制繼電接觸器 的接通與斷開，從而控制各個設(shè)備的

18、啟動與停止，實現(xiàn)準(zhǔn)時、準(zhǔn)量、間斷性的 精確投餌。關(guān)鍵詞:PLC自動化、繼電接觸器、定時AbstractWith the rapid development of aquaculture in our country, large-scalestandardized aquaculture is also increasing, so the management workload andcomplexity also increased a lot. At present, the large-scale aquaculture fieldpopularization of automatio

19、n and intelligent feeding rate is not high in China, stillmainly uses the artificial bait way for breeding. But compared with automaticfeeding, artificial feeding is difficult to control the feeding amount, intensity oflabor, feed uneven and have adverse effects on ecological environment etc. Inorde

20、r to improve the popularity of domestic aquaculture, industrial automation andintelligent feeding rate, so it is necessary to design and develop with a largestandard of cage aquaculture management automatic feeding system.Although thesingle-chip microcomputer as the control core of the automatic fee

21、ding machine canmeet the different needs of customers,but also has the work stability whenrelatively low reliability, stop the motor motor failure risk, no stock is not high andthe high cost of repair and maintenance to ask questions. This system adopts PLCcontrol system as the core of the control s

22、ystem, the control on the relay contactorand disconnect, and stop to control all the equipment start, implementation time,volume, precision of intermittent feeding.keyword:PLC、 automation relay timing第一章 緒論1.1課題研究背景隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，大型標(biāo)準(zhǔn)化的池塘養(yǎng)殖也越來 越多，因此在管理方面的工作量和復(fù)雜度也增加了許多，應(yīng)此裝配自動投餌等養(yǎng)魚機(jī)械設(shè)備已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖必不可少的要求。以

23、往的小型個體水產(chǎn)養(yǎng)殖戶主要采用人工拋投飼料的飼養(yǎng)方法，如果在大型標(biāo)準(zhǔn) 化的池塘養(yǎng)殖中仍然采用人工投喂的飼養(yǎng)方法， 則會產(chǎn)生人工投放飼 料的面積太小、人工勞動強(qiáng)度大、天氣對人工投餌的影響大、投料不 均勻以及投喂效率低等問題。此外，因為人工投喂經(jīng)常浪費(fèi)魚飼料， 使得大量的飼料殘渣沉淀在池塘水底，長久下去會污染養(yǎng)魚的生態(tài)環(huán) 境，從而嚴(yán)重影響池塘中魚類的生長發(fā)育和健康狀況，使得養(yǎng)殖廠的生產(chǎn)效益下降。因此為大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘設(shè)計出一種集定時、定點、定 量和間歇式投餌技術(shù)于一體的自動投喂系統(tǒng)， 符合我國目前水產(chǎn)養(yǎng)殖 業(yè)快速發(fā)展的需求。 因為魚塘自動投餌劑具有投餌范圍廣、大幅地增 加池塘的單位養(yǎng)魚量、投料均勻、

24、避免了大魚與小魚爭奪飼料、 降低 飼料的浪費(fèi)率、將投喂的飼料對環(huán)境的影響降到最低和提高魚的成活 率等特點， 并且減少了人工勞動成本，將養(yǎng)殖場相關(guān)養(yǎng)殖人員從繁重 的體力勞動中解放出來，有效地提高養(yǎng)殖人員的工作效率和養(yǎng)殖場的 經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)養(yǎng)殖場已普遍認(rèn)可采用自動投餌系統(tǒng)來代替人 工投餌的觀念。目前在市場上已經(jīng)存在的投餌系統(tǒng)有兩個類別：一類是單次間歇 式投餌系統(tǒng)，該系統(tǒng)已定時電路為控制核心，因此該機(jī)每次進(jìn)行投餌 時都需要重新設(shè)置相關(guān)時間等數(shù)據(jù)，而且定時、定點、定量不精準(zhǔn)， 沒有飼料缺少時自動停機(jī)的功能，所以無法符合大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖 的技術(shù)要求；另一類是以單片機(jī)控制系統(tǒng)為核心的全自動投餌系統(tǒng)

25、， 雖然該系統(tǒng)能夠符合各種用戶的不同技術(shù)要求， 但是單片機(jī)的許多軟 件和硬件設(shè)計存在著缺陷，因而會產(chǎn)生系統(tǒng)運(yùn)作穩(wěn)定率低、各個電機(jī) 發(fā)生故障的幾率高、缺少飼料時自動停止投喂的可靠性不高和維修維護(hù)成本高等問題因此采用PLC控制系統(tǒng)為核心的自動投喂系統(tǒng)，通過控制繼電接 觸器的接通與斷開，從而控制各個設(shè)備的啟動與停止， 實現(xiàn)準(zhǔn)時、準(zhǔn) 量、間歇性的精確投餌。該系統(tǒng)不但可以滿足不同用戶的技術(shù)要求， 而且系統(tǒng)工作時穩(wěn)定性高，軟硬件設(shè)計良好，可靠性極高，運(yùn)行時的 維修維護(hù)花費(fèi)低，因此該自動投喂系統(tǒng)符合市場的需求。1.2課題研究的目的和意義本文研究的水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)應(yīng)用空氣壓縮傳送物料的原理來 進(jìn)行投餌，該原理

26、通過供氣壓縮系統(tǒng)空氣流與飼料混合，然后通過分配器將混合氣體分配給不同的輸料管道，從而輸送到各個指定地點。 自動投餌系統(tǒng)在PLC控制下與計算機(jī)連接，可以對大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘中 的多個小池塘進(jìn)行定時定點定量的間歇性投餌， 并在分配器設(shè)備的配 合下可以自動切換到通向不同養(yǎng)殖池的輸料管道， 從而實現(xiàn)大型標(biāo)準(zhǔn) 化池塘自動化、智能化投喂飼料。此套自動投喂系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng) 為控制核心，通過PLC控制各個繼電接觸器的閉合來控制各個電機(jī)或 閥門的啟動和停止，并將各個設(shè)備以PLC為核心聯(lián)合成一個相互協(xié)作 的系統(tǒng)。在PLC控制系統(tǒng)中通過縝密的邏輯來設(shè)計一套良好的系統(tǒng)工 作電路與控制電路，并應(yīng)用STEP7 Micro

27、WIN編程軟件來編制梯形圖 運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)控其他軟件，從而達(dá)到精確的自動投餌目的， 而且通過PLC與計算機(jī)的連接使得自動控制能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程人性化的 操控。本文研究的自動投喂系統(tǒng)通過分析大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘自動投餌的 運(yùn)作過程，設(shè)計出一套與之相符的系統(tǒng)軟硬件方案， 該系統(tǒng)被設(shè)計為 可以應(yīng)用于大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖場，可以精確地實現(xiàn)投喂飼料作業(yè)時 的定時、定點、定量和間歇性投餌。大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖場越來越多，人工投餌由于存在著諸多缺 點，所以并不適用于工業(yè)化、智能化的現(xiàn)代養(yǎng)殖。而以PLC控制系統(tǒng) 為核心的水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)適用于不同的養(yǎng)殖種類和養(yǎng)殖條件的飼 料投喂場合，可以滿足現(xiàn)在養(yǎng)殖業(yè)日趨規(guī)模化、現(xiàn)代

28、化、智能化、自 動化和工業(yè)化發(fā)展的需求，研發(fā)這套自動投喂系統(tǒng)是十分符合市場經(jīng) 濟(jì)需求的3。1.3 PLC應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌PLC控制系統(tǒng)即可編程邏輯控制器(Programmable Logic Con troller)是一種由數(shù)字運(yùn)行并計算操作的電子系統(tǒng)， 是被專門設(shè) 計來應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中的。它采用某一種可以進(jìn)行編寫程序的存儲 器，用來這種存儲器來存儲PLC內(nèi)部的程序，并執(zhí)行程序中的各種邏 輯運(yùn)算，按程序設(shè)定的順序一步一步地進(jìn)行控制，精確地計算和定時 等操作指令，而且通過數(shù)字或模擬式I/O控制不同種類的機(jī)械和電氣 生產(chǎn)過程。美國在1960年代發(fā)明了可編程邏輯控制器(PLC),并用PLC控 制裝

29、置代替了以往的繼電器控制裝置，此后PLC在世界各地得到了快 速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著其它高科 技技術(shù)的快速發(fā)展和不同用戶的需求的增加， 例如：計算機(jī)信息技術(shù)、 信號接受處理技術(shù)、控制編程技術(shù)。PLC不僅有開關(guān)量處理的功能， 此外還擁有了模擬/數(shù)字量處理和運(yùn)動控制等功能。如今的PLC功能越來越齊全，不再只有邏輯控制功能，還擁有其他領(lǐng)域的功能，比如： 運(yùn)動控制、過程控制等。雖然隨著PLC的功能不斷擴(kuò)展，PLC控制系統(tǒng)在汽車業(yè)、冶金業(yè)、 化工業(yè)、機(jī)械業(yè)、電力能源業(yè)、等各行各業(yè)中的地位越來越重要，但 是PLC控制系統(tǒng)很少應(yīng)用在大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘或網(wǎng)箱等水產(chǎn)養(yǎng)殖工程 領(lǐng)域。目前

30、，中國大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘胡網(wǎng)箱等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的數(shù)量和規(guī)模 不斷增加，但是以PLC控制系統(tǒng)為核心的水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)技術(shù)與機(jī) 械設(shè)備的投入與研發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?；赑LC的水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)對于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迫切需要的智能化和工業(yè)化是一個合理而又新穎的創(chuàng)新1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4.1國外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀目前，國外研發(fā)自動投喂系統(tǒng)一直所追求的方向有兩種：一是大型中央調(diào)控投喂系統(tǒng)，這類自動投喂系統(tǒng)的核心是擁有一個能在同一 時間內(nèi)對不同大型養(yǎng)殖池塘或深水網(wǎng)箱進(jìn)行投喂飼料作業(yè)的中央投 喂系統(tǒng),可以實現(xiàn)大投餌量、大容量、高精度、高穩(wěn)定性等目標(biāo)2；二 是研發(fā)出可以進(jìn)行自動投餌作業(yè)的機(jī)器人， 這種自動投餌機(jī)器人專門 應(yīng)用于一系列

31、小型養(yǎng)殖池湯或淺水網(wǎng)箱，追求的是高投餌精度。某些歐美國家目前已經(jīng)研發(fā)出來一種中央集中調(diào)控配合氣力輸 送的自動投喂系統(tǒng)，并在各種大型養(yǎng)殖池或深水網(wǎng)箱中使用， 效果十 分顯著。此套系統(tǒng)是通過中央控制儲料倉的下料設(shè)備來放飼料，然后控制風(fēng)機(jī)產(chǎn)生空氣流混合飼料，通過噴射器到主輸送管道，再通過分 配閥分配到各自的輸料管道，從而將飼料送達(dá)各個養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱。一家芬蘭公司專門為陸基淡水養(yǎng)殖場，尤其是有30多個養(yǎng)殖池 的養(yǎng)殖場，研發(fā)出了與之相適應(yīng)的機(jī)器人自動投餌系統(tǒng)，該系統(tǒng)有精確投喂小量飼料的優(yōu)點。這套系統(tǒng)通過計算機(jī)控制系統(tǒng)控制2-6個小 型機(jī)器人，在各個養(yǎng)殖池的上方的安裝了軌道從而將養(yǎng)殖池連接起 來，這些投餌機(jī)

32、器人就可以沿著軌道移動到在各個養(yǎng)殖池的上方進(jìn)行 投餌作業(yè)。該自動投喂系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化操作自動投餌,而且可以對各個養(yǎng)殖池設(shè)置適合池中魚類生長的投餌程序， 使得不同養(yǎng)殖池中養(yǎng) 殖的不同魚類得到合理的投喂?？偟脕碚f， 國外的一些養(yǎng)殖業(yè)大國已經(jīng)不再使用人工投餌方式來 養(yǎng)殖了，而是在各種大型養(yǎng)殖場中大量地使用了自動投餌設(shè)備，可以精確地控制養(yǎng)殖場中飼料的輸送和投喂過程。國外深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖方式 一般是在海上工作平臺上安裝自動投喂系統(tǒng)， 然后由海上工作平臺布 置不同的輸料管道到各網(wǎng)箱實現(xiàn)智能投餌作業(yè)。只要在投餌機(jī)的PLC控制系統(tǒng)或連接PLC控制系統(tǒng)的計算機(jī)上設(shè)置好相關(guān)的投喂參數(shù)就 可自動又精確地工作，在整個操作

33、過程中實現(xiàn)了投喂自動化。142國內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀目前，國內(nèi)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的自動化程度不高，普遍靠人力來搬運(yùn) 和投喂飼料，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)較低。雖然國內(nèi)一些小型養(yǎng)殖場已 經(jīng)使用了小型初始的自動投餌機(jī)，但是這種自動投餌機(jī)的性能不適合 大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘或深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖中的大容量、高強(qiáng)度、高密度養(yǎng)殖等特殊養(yǎng)殖要求。1990年代初大連水產(chǎn)學(xué)院曾研制成功出一種養(yǎng)蝦的機(jī)械式投餌 裝置。 該裝置是由柴油動力機(jī)驅(qū)動水泵，從水泵產(chǎn)生的高壓水將飼料 從儲料倉中沖入輸料管道再從噴嘴直接噴于養(yǎng)殖池中，達(dá)到對養(yǎng)蝦池進(jìn)行機(jī)械投喂作業(yè)的目的。但該裝置機(jī)械構(gòu)造簡單，投喂能力不高，無自動控制系統(tǒng)，所以無法自動投餌。虞宗敢初步設(shè)計出了

34、自動投餌機(jī)中氣力輸送系統(tǒng)部位的組成和 布局，通過應(yīng)用已經(jīng)成熟的氣力輸送工藝技術(shù)輸送餌料來取代人工投 喂飼料。該氣力輸送投喂系統(tǒng)輸送和投喂飼料的最遠(yuǎn)距離為60m,投喂飼料的效率為600kg/h。該系統(tǒng)由中央控制系統(tǒng)、供料儲料設(shè)備和 輸送飼料設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)了機(jī)械投喂飼料的自動化10。宋協(xié)法和路士森經(jīng)過多年的努力終于研發(fā)出了一款適用于深水 網(wǎng)箱養(yǎng)殖等其它大容量、 高強(qiáng)度、 高密度養(yǎng)殖特殊要求類型養(yǎng)殖場的 自動投喂系統(tǒng)11。該自動投餌機(jī)的驅(qū)動力由汽油機(jī)和水泵提供，通過汽油機(jī)帶動水泵產(chǎn)生高壓水流，高壓水流混合投喂飼料后經(jīng)過輸料管 道到達(dá)深水網(wǎng)箱的中心，高壓混合水流就會在網(wǎng)箱上空進(jìn)行拋灑從而 完成投喂飼料

35、的任務(wù)。該汽油機(jī)的額定功率可達(dá)5kW拋灑投喂餌料的最高速度可達(dá)到300kg/h。隨著國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展，“一五”規(guī)劃中已經(jīng)顯著地 加強(qiáng)了對于水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的研究和投資力度，目前已經(jīng)有多家大 學(xué)或科技研發(fā)部門和水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)進(jìn)行合作， 共同研發(fā)出一款適用于 大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘或深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖場的水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)和相關(guān)配套 設(shè)備,相信國內(nèi)水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)在不久的將來會有很大的突破。1.5本文的主要研究內(nèi)容本文主要是研究和設(shè)計出一套以PLC為中央控制系統(tǒng)，通過編寫 程序接受傳感器信號和控制繼電器從而實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化的水產(chǎn) 自動投喂系統(tǒng)。文中會詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的總體機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)、控制 系統(tǒng)的工作原理

36、、PLC控制系統(tǒng)中的所選的硬件類型及編寫程序的方 式。在系統(tǒng)研發(fā)中應(yīng)用梯形圖編程語言系統(tǒng)監(jiān)控、檢測和運(yùn)行軟硬件， 從而實現(xiàn)投喂飼料過程中的無人自動調(diào)控、 精確計量和人性化遠(yuǎn)程操 作。在確保自動化投喂程序更加合理、精準(zhǔn)與可靠的前提下，應(yīng)用PLC等新技術(shù)研發(fā)一種適合現(xiàn)代大型標(biāo)準(zhǔn)化漁業(yè)生產(chǎn)的新產(chǎn)品，解決自動投喂系統(tǒng)在市場推廣和用戶應(yīng)用中所面臨的核心技術(shù)問題。該投餌機(jī)能根據(jù)養(yǎng)殖場的投喂面積、養(yǎng)殖的魚種以及魚類在不同生長期對 飼料的需求量，精確地定時、定點、定量投餌，實現(xiàn)科學(xué)智能化喂魚。 此外該投餌劑能提高飼料利用率、 增加魚的單位面積產(chǎn)量、減少因飼 料溶解和沉積腐化對養(yǎng)殖水域環(huán)境的污染， 從而提高養(yǎng)殖

37、場的經(jīng)濟(jì)效 益并實現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展。第二章自動投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理2.1自動投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)該自動投喂系統(tǒng)總體是由控制、供料、 供氣、 輸送等4套子系統(tǒng) 組成 （圖2.1）。其供氣系統(tǒng)由羅茨風(fēng)機(jī)、加速室和電動閥門構(gòu)成。羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生低壓空氣流，在電動閥開通后經(jīng)加速室作用，形成低壓 高速空氣流。供料系統(tǒng)主要由提升機(jī)、氣動三通、儲料倉、料位儀和 氣動閥門構(gòu)成。提升機(jī)傳送飼料到儲料倉，通過氣動閥門的開啟來施 放飼料。輸料系統(tǒng)主要由螺旋輸送機(jī)、分配器（圖2.2）、出料分和 輸送管道構(gòu)成。螺旋輸送機(jī)將飼料集中在一起，而分配器是將飼料分 開配送到不同的出料口管道?？刂葡到y(tǒng)由控制柜構(gòu)成?？刂乒裰芯桶?裝

38、有以PLC為控制核心的系統(tǒng)控制設(shè)備，并與計算機(jī)或觸摸屏進(jìn)行連 接實現(xiàn)遠(yuǎn)程人性化調(diào)控。1.提升機(jī)2.氣動三通3.儲料倉4.料位儀5.控制柜6.羅茨風(fēng)機(jī)7.氣動閥門8電動閥門9.螺旋輸送 機(jī)10.加速室11.分配器12.出料口圖2.1自動投餌系統(tǒng)總體機(jī)構(gòu)圖圖2.2分配器結(jié)構(gòu)圖2.2自動投喂系統(tǒng)工作原理水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)是一種與水產(chǎn)養(yǎng)殖場相配套的高效益技術(shù)。輸送方式采用羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生低壓高速空氣流氣力傳輸技術(shù)，將空氣流與 飼料混合后一同輸送分配器中，在分配器中在切換到輸送各個養(yǎng)殖池 的管道實現(xiàn)高精度和高效率的投餌，從而達(dá)到節(jié)約人力成本、增加飼 料利用率、保護(hù)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境提和高養(yǎng)殖生產(chǎn)效率的目的。此系統(tǒng)以

39、PLC控制器為系統(tǒng)核心，并與遠(yuǎn)程計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，使自動/慮輸料S ptmveyingpjpc出料口Aitdwtlci涉逬電扒Steppingnio lor10投餌系統(tǒng)可以以每日、每個時間點的不同投餌要求，實現(xiàn)遠(yuǎn)程人性化 操作和系統(tǒng)自動啟動， 并對多個養(yǎng)殖池自動地進(jìn)行定時、定量精確投 喂飼料行為?？刂乒駜?nèi)安裝的PLC控制器是控制提升機(jī)、氣動閥門、 螺旋輸送機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、電動閥門和分配器運(yùn)行的關(guān)鍵。系統(tǒng)中的PLC控制器主要使各個被控制的機(jī)械和電氣設(shè)備實現(xiàn) 以下一些功能：氣動閥門的自動閉合；料位儀檢測飼料有無來控制投 喂行為的停止和提升機(jī)的運(yùn)行；羅茨風(fēng)機(jī)在電動閥門的調(diào)控下，可以 在系統(tǒng)沒有載荷的情況下實

40、現(xiàn)啟停，并且在系統(tǒng)所設(shè)定的時間點智能 化地實現(xiàn)自動啟動和停止，從而確保輸料管道內(nèi)的空氣壓力不超出管 道所能承受的安全壓力值；氣動閥門在各個規(guī)定的時間點啟動或停 止， 將儲料倉內(nèi)的飼料釋放螺旋輸送機(jī)管道內(nèi)；當(dāng)料位儀檢測儲料倉 內(nèi)飼料量是最低值時即無料狀態(tài)，提升機(jī)在PLC的控制下不斷地向儲 料倉輸送飼料直到飼料量到達(dá)最大值，這樣就可以確保儲料倉內(nèi)的飼 料量一直維持在合適的水平；在分配器中通過步進(jìn)電機(jī)控制S型滑動管與不同出料口接頭， 使得氣力輸送飼料過程能夠自動轉(zhuǎn)換到不同輸 料管道，最終將餌料通輸送到需要投喂飼料的養(yǎng)殖池。2.3 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該水產(chǎn)自動投喂系統(tǒng)的選擇將PLC控制器作為中央控制系

41、統(tǒng)的 核心，其控制任務(wù)如下：控制電機(jī)和閥門的啟閉?？刂普麄€投餌 機(jī)的運(yùn)作過程。收集系統(tǒng)電源設(shè)備的狀態(tài)量和模擬量等信息。計算系統(tǒng)中所要設(shè)定和顯示的各種參數(shù)。與計算機(jī)或觸摸屏通信。為確保系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)選用標(biāo)準(zhǔn)配置的工業(yè)控制計算機(jī)，該 機(jī)內(nèi)部裝有光電隔離型8路輸入/輸出適配卡和D /A板卡。PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如（圖2.3）所示，PLC通過接口與上 位工控機(jī)、計算機(jī)和觸摸屏通信，不但可以采用計算機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控PLC控制器，還可以通過觸摸屏進(jìn)行更為人性化的操作。該產(chǎn)品可以ii使用戶通過計算機(jī)或觸摸屏的操作界面方便、 快捷而又直觀地進(jìn)行系 統(tǒng)觀察和調(diào)控、重要參數(shù)的設(shè)置和相關(guān)數(shù)據(jù)信息的瀏覽。圖2.

42、3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖122.4 PLC的類型和功能因為自動投喂系統(tǒng)的整個運(yùn)行流程比較復(fù)雜， 所需的基本功能也比較多，與之相對應(yīng)的是PLC控制器中的I/O數(shù)量也要比較多，所 以要滿足以上功能的要求，選用西門子S7-226型PLC是最適合不過的。依據(jù)自動投喂系統(tǒng)的相關(guān)控制和運(yùn)行要求來設(shè)計系統(tǒng)中以PLC為控制核心的電路原理（圖2.4）和PLC與各個繼電器相對應(yīng)的I/O（功 能表見表2.1）o該控制系統(tǒng)的硬件由西門子S7-226型PLC結(jié)合CHINT CJX 1-9交流接觸器、OMRON MY4I和MK2P-I中間繼電器以及標(biāo)準(zhǔn)型電感式 接近開關(guān)等相關(guān)電器元件一一構(gòu)成。 提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)和分配器中 的

43、S型輸料管等機(jī)械裝備均由電動機(jī)提供動力。 而控制對象中的電動 機(jī)和閥門的啟動與停止是由交流接觸器和中間繼電器來完成的。表2.1自動投喂系統(tǒng)PLC接口功能表輸入口工位名稱輸入輸出元件X0停止按鈕SB1X1自動運(yùn)行模式按鈕SB2X2提升機(jī)啟動按鈕SB3X3螺旋輸送機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕SB4X4螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕SB5X5羅茨風(fēng)機(jī)啟動按鈕SB6X6電動閥門按鈕SB713X7氣動閥門按鈕SB8X81#位定位電感式接近開關(guān)SQ1X92#位定位電感式接近開關(guān)SQ2X10分配器正轉(zhuǎn)按鈕SB9X11分配器反轉(zhuǎn)按鈕SB1OX12加速室啟動按鈕SB11YO警報模式指示紅色指示燈Y1自動運(yùn)行模式 指示綠色指示燈Y2氣動閥門開

44、啟指示綠色指示燈Y3提升機(jī)啟動指 示綠色指示燈Y4螺旋輸送機(jī)啟動指示綠色指示燈Y5羅茨風(fēng)機(jī)啟動 指示綠色指示燈Y6電動閥門開啟 指示綠色指示燈Y7加速室開啟指綠色指示燈14示Y8分配器啟動指示綠色指示燈Y91#位定位指示綠色指示燈Y102#位定位指示綠色指示燈1LLJ37L2空*9pc95VE$*c圖2.4 PLC控制電路原理圖2.5 PLC控制系統(tǒng)工作流程自動投喂系統(tǒng)中以PLC為控制核心的工作詳細(xì)過程見圖2.5。在 啟動基于PLC的控制系統(tǒng)后，首先檢測投餌機(jī)中儲料倉內(nèi)的飼料量是 否充足。只有系統(tǒng)通過檢測后才可全面運(yùn)行自動投餌系統(tǒng)。進(jìn)入系統(tǒng)后，首先將同時進(jìn)行2個運(yùn)作：開啟羅茨風(fēng)機(jī)和提升機(jī)。當(dāng)料

45、位儀檢 測到儲料倉內(nèi)飼料量為最小值時，料位控制儀產(chǎn)生信號給PLC控制器，PLC控制提升機(jī)將餌料運(yùn)送至儲料倉內(nèi)，提升機(jī)傳送飼料為不斷15式送料當(dāng)儲料倉內(nèi)飼料量到達(dá)最大值時后則立即停止提升機(jī)供料。與此同時啟動羅茨風(fēng)機(jī)，達(dá)到清理輸料管道內(nèi)上次投喂時沒有排空所 留下來的飼料，并穩(wěn)定輸料管道內(nèi)的空氣流的目的。運(yùn)行分配器，選擇要進(jìn)行投喂的養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱，分配器的旋轉(zhuǎn)管 會旋轉(zhuǎn)到指定投喂的養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱的輸料管道。 啟動氣動閥門后下料 流程就開始了，PLC控制器可以通過變頻器來調(diào)節(jié)其下料速度。在螺 旋輸送機(jī)的運(yùn)行下飼料被集中傳送到相關(guān)供氣設(shè)備中，通過分配器切 換后經(jīng)過輸料管道到達(dá)設(shè)定的養(yǎng)殖池進(jìn)行投喂。當(dāng)PLC控

46、制氣動閥門下料流程運(yùn)行了一定時間，就完成了一個設(shè) 定的養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱的投喂任務(wù)。繼續(xù)重復(fù)以上所設(shè)定的投喂流程，當(dāng) 完成所有目標(biāo)養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱的投喂任務(wù)完成后， 控制羅茨風(fēng)機(jī)最后再 工作一段時間，將輸料管道內(nèi)殘余的餌料清理排出后關(guān)閉自動投喂系 統(tǒng)。16流程圖172.6電動機(jī)的功能和類型在系統(tǒng)中總共有4臺電動機(jī)：分配器中的步進(jìn)電機(jī)、為提升機(jī)提 供動力的電動機(jī)、螺旋輸送機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)。各自的作用也不相同，因 此需要選擇合適的電機(jī)尤為重要。因為分配器的功能是切換各個輸料管道的接口， 所以分配器中工作的電機(jī)必須有精確定位的特點。而步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的工作特點是每次 收到一個脈沖信號后，步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)就會按照系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)

47、置好的某個 方向旋轉(zhuǎn)一個精確的角度，其旋轉(zhuǎn)動作是精確地以依次以一個步距角 的距離一段一段地轉(zhuǎn)動。 因此選用DCH-30806型三相步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)非 常符合本系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)中提升機(jī)需要將飼料從地面輸送到儲料倉頂部， 所以選擇的 電動機(jī)要具有輸送量大，提升高度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，壽命長等顯著 優(yōu)點。HNE3C型提升機(jī)的提升量是32mVh，物料最大效率為75%符 合快速供料的要求。螺旋輸送機(jī)的作用是將從儲料倉的兩個下料口下來的飼料其中 輸送到供氣設(shè)備中。系統(tǒng)選用的LS100型螺旋輸送機(jī)，具有整機(jī)體積 小、轉(zhuǎn)速高、密圭寸性好、安裝維修方便、壽命長和確?？焖倬鶆蜉斔?的優(yōu)點。大部分餌料是顆粒狀或粉狀的，

48、用羅茨風(fēng)機(jī)將餌料遠(yuǎn)距離吹入養(yǎng) 殖池是可行的。SSR50A型羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為5.56m3min-1,排出壓 力為49KPa噴投飼料的最遠(yuǎn)距離能達(dá)25m2.7自動投喂系統(tǒng)電路原理PLC控制系統(tǒng)的電路如圖2.6所示采用的是邏輯設(shè)計法設(shè)計，系 統(tǒng)電路主要由西門子S7-226型PLC接觸器、中間繼電器、熔斷器、 變頻器和機(jī)械電氣開關(guān)等電氣元件構(gòu)成。PLC控制系統(tǒng)電路接入電路18中的電壓源是380V的交流電流， 通過內(nèi)部的變壓器設(shè)備進(jìn)行降壓處 理后，才能獲得系統(tǒng)中各個電氣設(shè)備正常工作時所要的接入電源。系統(tǒng)電路中通過的電流類型有交流電和直流電。 使用交流電的主要羅茨 風(fēng)機(jī)、螺旋輸送機(jī)、提升機(jī)和加速室等。而P

49、LC控制器所需的接入電 源是25V直流電流，其它步進(jìn)電動機(jī)所需的接入電源是25-65V直流電流。電動閥門中電動機(jī)的控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)向的中間繼電器是由2組繼電器主觸點組成，羅茨風(fēng)機(jī)與熔斷器、繼電器和斷路器連接，氣 動閥門與變頻器、螺旋輸送機(jī)、繼電器連接。提升機(jī)電動機(jī)和螺旋輸送機(jī)電動機(jī)是分別由中間接觸繼電器KM1和KM2這兩組不同的觸點來控制其接通與閉合的。 分配器中步進(jìn) 電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)向是由中間交流接觸繼電器KM3和KM4這兩組不同 的觸點來控制的。羅茨風(fēng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)向是由中間接觸繼電器KM5和KM6這兩2組不同的觸點來控制的。在PLC控制系統(tǒng)中使用變頻器來控制螺旋輸送電動機(jī)工作時的 的旋轉(zhuǎn)速度，

50、從而控制投喂飼料的總流量。用戶使用變頻器一般都有10種不同的通用接線方法，例如：數(shù)字面板控制和電壓流域中的電 流末端控制等其他方法。所以在設(shè)置變頻器的相關(guān)參數(shù)時，可以在變 頻器初始化階段直接在變頻器設(shè)置菜單中進(jìn)行選擇，變頻器就會自動設(shè)置完成相關(guān)的參數(shù)等信息。變頻器中內(nèi)置有精確度較高的模擬量I/O接口，用戶要選擇變頻器處于電壓模式或電流模式時只要調(diào)控控 制開關(guān)就完成了。在變頻器連接圖（圖2.7）中L1、L2、L3三 條電線就是380V交流電壓電源的接入端，而U V、W三條電線就是 三相交流電源的輸出端?！胺沁h(yuǎn)程控制”模式時，可以通過操控數(shù)字面板來控制電動機(jī)的啟動、停止、旋轉(zhuǎn)的方向以及旋轉(zhuǎn)速度；當(dāng)

51、變 頻器處于“遠(yuǎn)程控制”模式時，可以由與變頻器中輸入端口DI1相連 接的由PLC提供的信號來控制螺旋輸送電動機(jī)的啟動和停止，還可以通過與變頻器中輸入端口DI2及DI3相連接的由PLC提供的信號來控 制螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的升和降。19圖2.6自動投喂系統(tǒng)U V W NKM2 KX 3曜+%眇茨風(fēng)機(jī)電動扌卡玄閥2WPE丿mz ri D-11All-All +zxL VW* All- Al+ A+ IHPLC電路圖203 AC 380V電源L2L3PR 熔斷器侖繪同遂接觸器PE L2LI 1,3f1Oi* 15 6 7424 7 D18 9PLC控制量1)13OV DI2數(shù)字吊輸入o O Q O O

52、 O13 14 15 16 17 18+ 1OV All- AO1 +OV AI1+ AOH模擬磧輸入/輸出0 0 51控制原理圖V10變頻器圖2.7變頻器21第三章程序設(shè)計3.1程序設(shè)計要求自動投喂系統(tǒng)中程序主要由分為PLC控制程序和觸摸屏調(diào)控程 序這兩類。在觸摸屏控制程序中一共設(shè)定有7個子程序，其中有觸摸 屏信息顯示運(yùn)作、設(shè)定和修改相關(guān)重要參數(shù)、投餌總流量和時間點的 調(diào)控、查看整個投喂系統(tǒng)中的運(yùn)行狀況、 查詢系統(tǒng)中的歷史投喂數(shù)據(jù) 和信息、編輯相關(guān)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制自動投喂機(jī)。在觸摸屏中投喂信息 界面中會一一顯示出各個養(yǎng)殖池的投喂計劃和投喂任務(wù)已經(jīng)完成的 進(jìn)度， 當(dāng)自動投喂系統(tǒng)開始進(jìn)行設(shè)定的投喂

53、任務(wù)時， 在界面上點擊相 關(guān)圖標(biāo)就能顯示出目前投餌任務(wù)的詳細(xì)信息。在重要參數(shù)設(shè)定和修改界面中用戶可以設(shè)定和修改系統(tǒng)中所有 控制設(shè)備工的詳細(xì)參數(shù)；在系統(tǒng)狀況觀察界面中用戶能夠直觀而又詳 細(xì)地了解到正在運(yùn)行的系統(tǒng)中各個設(shè)備間的工作狀況， 還可以在此界 面中通過手動來操控投喂系統(tǒng)內(nèi)各個設(shè)備的工作狀況。 在系統(tǒng)內(nèi)的歷 史投喂數(shù)據(jù)和信息編輯界面中， 用戶可以查詢系統(tǒng)內(nèi)一切已經(jīng)完成了 的投喂任務(wù)過程中詳細(xì)信息，比如有投喂時間、投喂的總飼料量和投 喂飼料的類型。在設(shè)置自動投喂系統(tǒng)中的重要參數(shù)的PLC控制程序時，選定投喂計劃中的所需投喂時間點、 養(yǎng)殖池和其他重要的投喂詳 細(xì)參數(shù)，用戶在程序中增添自己所設(shè)置的投

54、喂任務(wù)，自動投喂系統(tǒng)就會精確準(zhǔn)時地在用戶設(shè)置好的時間點自動完成系統(tǒng)中的投喂任務(wù)。3.2程序設(shè)計的流程依據(jù)研究中已經(jīng)設(shè)計好的自動投喂系統(tǒng)的控制流程和合理的邏輯控制技術(shù)，在STEP7 MicroWIN軟件平臺上結(jié)合設(shè)計好的PLC電路 編寫相關(guān)的PLC程序控制梯形圖或者直接寫語句表。22依據(jù)自動投喂系統(tǒng)中所有的控制功能來把整個PLC控制程序流程分配成不同類的功能子模塊， 在先編制完成所以不同功能子模塊所 需的程序后， 依次把這些已經(jīng)完成了的功能子模塊程序嵌入到系統(tǒng)的 主要程序中在并配合其它的相關(guān)的輔助性程序， 最終結(jié)束系統(tǒng)的整個 編程。系統(tǒng)中的主要程序通常要運(yùn)行的任務(wù)是轉(zhuǎn)換手動和自動這兩種 投喂模式

55、以及調(diào)節(jié)各個功能子模塊的程序在嵌入主要程序過程中的 先后順序等。 而各個功能模塊的程序主要運(yùn)行任務(wù)是螺旋輸送機(jī)的驅(qū) 動電機(jī)的啟動和停止、提升機(jī)供料、羅茨風(fēng)機(jī)和氣動閥門的啟停、分 配器中各個輸送管道的自動轉(zhuǎn)換和自動投喂系統(tǒng)中的投喂程序模塊。其它的輔助性程序通常要完成的任務(wù)是計算和記錄系統(tǒng)在投喂時間 段內(nèi)投喂的次數(shù)， 檢測系統(tǒng)工作中的狀態(tài)和出錯警示程序等。3.3程序語言編程331時鐘讀寫和電機(jī)啟動因為西門子S7-226型PLC自帶系統(tǒng)時間，所以通過編程PLC程 序就可以完成投餌時鐘和日期的設(shè)置和讀取。 用戶在計算機(jī)或觸摸屏 上設(shè)定投餌的時間，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定時間點時PLC就會讓指定點接通，從 而開啟投餌

56、任務(wù)，控制投餌機(jī)完成一系列設(shè)定好的投餌工作。如圖所示，PLC讀取系統(tǒng)中的時間并于用戶所設(shè)定的時間進(jìn)行對 比，當(dāng)讀取時間與設(shè)定時間相同時PLC啟動控制電機(jī)的繼電器， 從而 實現(xiàn)目標(biāo)電機(jī)的啟動。系統(tǒng)程序的梯形圖如圖3.1所示。23KEAB_RTC- ENENOVKI T(a)(b)24(c)週略4將曰時轉(zhuǎn)臧須h并保存內(nèi)25(d)MCV-B-E1TEHOVB3 - IUOUT ACUBCD_IEMEHD功OUTNACO-zl-ACOFITMDV_BEBOM1ISour-VB13(e)267応5掙寸睛懈換bSO.O(f )(g)圖3.1讀取系統(tǒng)時間的梯形圖3.3.2系統(tǒng)風(fēng)壓的控制投喂系統(tǒng)中高速風(fēng)流的壓

57、力的控制分別是由電動閥門的啟動和加速室來完成的。電動閥門的工作電源是380V交流電源，工作功率為0.8 KW,閥門輸出的轉(zhuǎn)矩可達(dá)到200 NM當(dāng)系統(tǒng)檢測到輸送管6將別揃轉(zhuǎn)堿勲b并保櫃Ml 4內(nèi)W10VE11VB12VB13VB14J尸EI r I1. pl91FBr14vLrM30.0o1電坯T當(dāng)對詁預(yù)卻娟讓牯走占榕27道中的風(fēng)壓超出承受范圍時，系統(tǒng)通過開啟電動閥門和關(guān)閉加速室來 降低輸送管道中的風(fēng)壓；當(dāng)投餌機(jī)進(jìn)行投餌作業(yè)時，系統(tǒng)會通過關(guān)閉 電動閥門和啟動加速室來防止管道中的壓力泄漏。PLC控制器調(diào)控系 統(tǒng)中電動閥門的程序語句表如下：LD10.5閥門限位OQ2.0閥開RQ2.1閥關(guān)LDI0.4

58、閥開限位OQ2.1閥關(guān)RQ2.0閥開LDM0.2投餌狀態(tài)AQ0.3風(fēng)機(jī)ANI0.5閥關(guān)限位ANQ2.0閥開SQ2.1閥關(guān)333供料控制輸送飼料選用提升機(jī)來完成， 儲料倉中飼料量的有無通過料位以 來檢測。系統(tǒng)中選用的料位控制儀是阻旋式料位控制儀，并將其分配 在儲料倉的一上一下兩個合適的方位，從而可以分別監(jiān)測出儲料倉中 飼料的最大和最小存儲量，并將料位控制儀所檢測到的飼料容量信號 通過與中間繼電器的連線再與PLC連接。當(dāng)儲料倉中的飼料量低于最 小存儲量時料位控制儀就會給PLC控制器發(fā)送某種信號，PLC控制器28接受到信號后再啟動提升機(jī)給儲料倉供料。當(dāng)供料達(dá)到最大存儲量 時，料位儀再次發(fā)送不同的信號

59、給PLC PLC根據(jù)信號所提供的信息, 停止提升機(jī)的運(yùn)行問。系統(tǒng)的供料控制程序如下：LD10.3AI0.2AN M0.6SM0.5LDM0.5ANM8.2TON T45,VW1008LDM0.5AW= T45,VW1008SQ2.2SQ2.4NOTRQ2.2RQ2.4LDT45=M8.1LDNI0.2RM0.5LDN M0.529AM0.6SQ2.3SQ2.5NOTRQ2.3RQ2.53.3.4投餌量的控制自動投喂系統(tǒng)中每次、 不同養(yǎng)殖池的投餌量是通過調(diào)節(jié)螺旋輸送 機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來控制的，該速度參數(shù)是由螺旋輸送機(jī)的性能決定。該自動投喂系統(tǒng)選用的螺旋輸送機(jī)的型號為已經(jīng)確定，其投喂飼料量的多少可以按

60、下式計算：G=0.06VN-YR- K （t/h）公式中V是螺旋輸送機(jī)輸送飼料時的體積（L/R）;N是螺旋輸送 機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（r/min）;Y是螺旋輸送機(jī)的輸送效率（當(dāng)飼料是顆粒 狀時取Y=0.9，是粉狀時取Y=030.4）;R是飼料容量（t/m）;K是 修正系數(shù)（一般取K=0.7-0.8）。螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)動的速度是由西門子系列變頻器精確控制的。變頻器中的接入電源是380V三相 交流電，內(nèi)部有精確度較高的模擬量I/O接口。PLC控制系統(tǒng)以改變變頻器工作頻率的方式，精確地調(diào)節(jié) 螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，以此來精確地控制自動投喂系統(tǒng)的投喂量。 系統(tǒng)的控制變頻器的程序如下：LD I0.4T3730ANTO