基于PLC控制的智能飼喂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：隨著我國(guó)改革開放帶來的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，我們國(guó)家人口數(shù)量不斷增加，對(duì)于肉類的需求量也是不斷地增加的，同時(shí)食品安全也是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)，所以為了滿足廣大人民對(duì)物質(zhì)的需求，我們國(guó)家需要增加對(duì)家禽的養(yǎng)殖來滿足人民對(duì)物質(zhì)生活的需求。在自動(dòng)化快速發(fā)展的前提下，智能養(yǎng)殖的作用就慢慢體現(xiàn)出來了，它不僅僅可以擴(kuò)大養(yǎng)殖需求，還可以減少人工費(fèi)用的使用，在飼養(yǎng)家禽方面我們用機(jī)械代替人工進(jìn)行飼喂；通過大數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)知道每個(gè)家禽的生長(zhǎng)狀況，使得他們健康成長(zhǎng)；同時(shí)另一方面來說，擴(kuò)大家禽的養(yǎng)殖，可以提高養(yǎng)殖戶的收入，家禽的毛類可以制作出來一些裝飾品，也用來提高收入?？茖W(xué)的養(yǎng)殖家禽可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)，就比如說，家禽的糞類可以用來澆灌農(nóng)作物，減少化肥的使用，實(shí)現(xiàn)良性化的生態(tài)循環(huán)。I/O輸入輸出的分配與PLC相連。在分析智能飼喂的基礎(chǔ)上，通過在機(jī)柜上模擬仿真調(diào)試，最后實(shí)現(xiàn)智能飼喂的效果。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化目錄第一章緒論11.1智能飼喂的背景及意義11.2智能飼喂國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r11.3本文主要研究的內(nèi)容與方向1第二章智能飼喂控制系統(tǒng)的硬件需求22.1智能養(yǎng)豬的機(jī)械設(shè)備22.2.1母豬分娩欄和保育欄設(shè)計(jì)22.3傳感器的需求22.3.1光電傳感器22.3.2溫/濕度傳感器22.3.3氣體濃度傳感器21.氨氣濃度22.二氧化碳濃度23.硫化氫濃度22.4運(yùn)動(dòng)控制22.4.1變頻器22.4.2步進(jìn)電機(jī)22.4.3伺服電機(jī)2第三章智能飼喂控制系統(tǒng)的電氣軟件和程序設(shè)計(jì)33.1編程軟件的介紹——PLC33.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3第四章人機(jī)交換界面（HMI）44.1智能飼喂的控制、監(jiān)視、報(bào)警界面所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)44.2智能飼喂的控制、監(jiān)視、報(bào)警界面4參考文獻(xiàn)28附錄29

第一章緒論1.1智能飼喂的背景及意義由于我國(guó)近幾十年來經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，我們國(guó)家人口數(shù)量不斷增加，對(duì)于肉類的需求量也是不斷地增加的。在養(yǎng)殖方面，人工飼養(yǎng)條件已經(jīng)滿足不了我們對(duì)肉類的需求，自動(dòng)化養(yǎng)殖方式逐漸發(fā)展起來。隨著自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在工業(yè)自動(dòng)化方面有著重要的作用，為所控制的設(shè)備提供了廣泛的控制需求。智能飼喂系統(tǒng)以PLC作為控制大腦,觸摸屏，伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，三相異步交流電機(jī)，變頻器和限位傳感器作為輔助工具來實(shí)現(xiàn)智能飼喂自動(dòng)控制系統(tǒng)，智能飼喂自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由PLC編程控制、觸摸屏顯示界面和由步進(jìn)伺服電機(jī)控制的小車組成，觸摸屏供飼養(yǎng)員查看養(yǎng)殖系統(tǒng)的運(yùn)行情況，其中伺服和步進(jìn)電機(jī)控制放料小車移動(dòng)的位置，變頻器與機(jī)械工具相連來模擬飼料放料流量，小車先到放料處去接料，然后通過伺服裝置和步進(jìn)電機(jī)的精準(zhǔn)控制到達(dá)槽位，到達(dá)槽位后開始放料，放完料后，然后返回接料處繼續(xù)接料送料；隨著家禽飼養(yǎng)場(chǎng)的的規(guī)模不斷增大，人工家禽飼養(yǎng)面臨著很多困難。使用人工難，生物生態(tài)安全的問題也逐漸暴露出來，傳統(tǒng)人工飼養(yǎng)家禽方式已經(jīng)不再適合大規(guī)模養(yǎng)殖家禽，自動(dòng)化飼養(yǎng)有著良好的發(fā)展方向，在大數(shù)據(jù)的背景下精準(zhǔn)飼喂家禽，整體性穩(wěn)定良好，能夠讓家禽更好的生長(zhǎng)同時(shí)節(jié)儉了人工費(fèi)、財(cái)力。智能飼喂系統(tǒng)可以給養(yǎng)殖家禽帶來以下便利：（1）智能飼喂自動(dòng)系統(tǒng)能夠做到單獨(dú)并且精準(zhǔn)的飼喂家禽；（2）自動(dòng)化控制飼喂，節(jié)儉人力，降低工人的勞動(dòng)量，增加養(yǎng)殖戶的收入；（3）信息化、數(shù)據(jù)化和更科學(xué)化，便于大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖管理等。我們的智能飼喂自動(dòng)控制系統(tǒng)，站在飼養(yǎng)場(chǎng)工人市場(chǎng)的實(shí)際使用方面考慮，在流程的設(shè)計(jì)上，以使用設(shè)備以人為本，以實(shí)用、可靠和方便為基礎(chǔ)管理好大規(guī)模的豬群，降低工人勞動(dòng)量和實(shí)際成本。通過觀察家禽豬群的采食情況，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投喂，這種機(jī)械化方式使得家禽在養(yǎng)殖的時(shí)候，能夠健康的成長(zhǎng)。1.2智能飼喂國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r我們國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家在家禽畜牧養(yǎng)殖方式和養(yǎng)殖的硬件設(shè)備上有著一定的差距。首先所面臨的問題是，我們國(guó)家的家禽畜牧業(yè)養(yǎng)殖所面臨的主要問題是工作效率低，人工成本的使用高，還有在家禽照料方面如食物、藥品；另一方面，加上養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖場(chǎng)甚至規(guī)?；B(yǎng)殖的設(shè)備水平比較低，導(dǎo)致家禽畜牧綜合的生產(chǎn)能力不夠好，成本偏高。就比如說，在發(fā)達(dá)國(guó)家德國(guó)，一個(gè)機(jī)械裝備規(guī)范、自動(dòng)化專業(yè)程度高的企業(yè)，一個(gè)普通工人可以管理豬多達(dá)幾千多只。而我們國(guó)家，即便豬場(chǎng)的人工多人均勞動(dòng)量大，而且養(yǎng)殖的家禽數(shù)量也不如發(fā)達(dá)國(guó)家。而伴隨著我國(guó)近四十年來經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展而帶來的生活改善，讓我過對(duì)于肉類的需求已經(jīng)供應(yīng)不足，加上年輕人不想去干養(yǎng)豬的臟活累活，畜牧養(yǎng)殖業(yè)面臨著人力資源緊張的難題。一方面，是年輕人不愿意從事養(yǎng)殖事業(yè)，他們嫌棄養(yǎng)殖家禽臟，而且不愿意吃苦；另一方面，是養(yǎng)殖精英們的老去。因此，我們需要依靠先進(jìn)的自動(dòng)化養(yǎng)殖設(shè)備，減少人工的使用、科學(xué)化的管理和先進(jìn)的養(yǎng)殖家禽技術(shù)，讓養(yǎng)殖管理員變成電氣技術(shù)管理員，從技術(shù)員變成養(yǎng)殖管理員，這也是解決我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)人力資源短缺的一種途徑。1.3本文主要研究的內(nèi)容與方向從國(guó)內(nèi)外差距方面考慮，如果我國(guó)養(yǎng)殖技術(shù)想要進(jìn)一步的發(fā)展，那么我們需要注重養(yǎng)殖設(shè)備的可靠便利性，又要體現(xiàn)家禽對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的需求。首先，伴隨著自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)造，養(yǎng)殖技術(shù)日益進(jìn)步，讓自動(dòng)化養(yǎng)殖成為一種新型的養(yǎng)殖方式。另一方面從畜牧業(yè)生產(chǎn)本身而言，需要減少人工的使用，提高養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率和改善原本的養(yǎng)殖方式，提高養(yǎng)殖戶的收入，使養(yǎng)殖家禽業(yè)成為一種體面的行業(yè)，使未來的年輕人更熱愛這項(xiàng)專業(yè)，讓技術(shù)人員轉(zhuǎn)換為新的養(yǎng)殖專業(yè)戶，成為新型的行業(yè)。研發(fā)的目的都是向著智能化、便利性、可靠性及節(jié)約成本提高收入的方向推進(jìn)。此智能飼喂系統(tǒng)以“養(yǎng)豬”為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

第二章智能飼喂控制系統(tǒng)的硬件需求2.1智能養(yǎng)豬的機(jī)械設(shè)備一套系統(tǒng)化的養(yǎng)豬設(shè)備，可以完全保證家禽豬的健康成長(zhǎng)，本智能飼喂自動(dòng)控制系統(tǒng)所需要的機(jī)械設(shè)備需要從母豬的產(chǎn)仔，產(chǎn)仔后的護(hù)理，家禽豬的養(yǎng)殖環(huán)境方面考慮來需要設(shè)計(jì)以下設(shè)備。2.2.1母豬分娩欄和保育欄設(shè)計(jì)母豬產(chǎn)仔和初生仔豬的養(yǎng)育是養(yǎng)殖過程中非常重要的環(huán)節(jié)之一，豬仔在出生時(shí)體質(zhì)弱，身體調(diào)節(jié)的功能不健全，對(duì)出生環(huán)境環(huán)境（如在冷天）的抵抗力差，在冬天產(chǎn)仔經(jīng)常出現(xiàn)凍傷或凍死的風(fēng)險(xiǎn)。豬仔存活率很大程度上取決于豬舍的硬件裝置。分娩欄是母豬生豬在和喂養(yǎng)豬仔的地方，由于出生豬仔身體條件差，我們需要在分娩欄中加入供暖裝置，就比如說在分娩欄中加入一些干草給他供給溫暖，或者加入白熾燈。還要給分娩欄中加入供水供食物的裝置。母豬限位架我們采用圓鋼管鋁合金材質(zhì)制成，底部安裝漏縫地板是用來清除糞便和污物。分娩欄和保育欄是現(xiàn)代化養(yǎng)豬場(chǎng)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)，它可以提高母豬安全舒適的分娩、豬仔產(chǎn)出以后的飼養(yǎng)環(huán)境，對(duì)仔豬的生存率和以后的發(fā)育生長(zhǎng)起著決定性因素，對(duì)母豬哺乳豬仔和產(chǎn)后恢復(fù)都是十分重要。2.3傳感器的需求隨著自動(dòng)化的發(fā)展，我們?nèi)绾尾杉仪莸酿B(yǎng)殖環(huán)境是至關(guān)重要的，所以傳感器是我們本系統(tǒng)的必需品，通過傳感器與其他自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)品技術(shù)結(jié)合可以幫助我們監(jiān)測(cè)和收集豬圈的有關(guān)環(huán)境,有了這些數(shù)據(jù)，我們可以實(shí)現(xiàn)豬的科學(xué)養(yǎng)殖，讓豬圈里的豬健康成長(zhǎng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了智能飼養(yǎng)的效果，在養(yǎng)殖的過程中，我們通常需要采用以下傳感器。2.3.1光電傳感器在飼喂過程中，我們需要清楚的知道每個(gè)豬槽過道的位置，當(dāng)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)到過道的位置時(shí)，由于他們所攜帶的放料小車是金屬制作的，所以我們采用的是電感式的光電開關(guān)，本系統(tǒng)PLC在接線時(shí)的公共端接入24V處，所以本系統(tǒng)的光電開關(guān)選擇NPN型號(hào)的來接入PLC中。主要使用在放料過道位置，確定料槽過道位置和取料位置。檢測(cè)的物體都是機(jī)械裝置，而且都是金屬制品，所以選擇電感式的光電開關(guān)。本系統(tǒng)所需要的光電開關(guān)的實(shí)物圖如圖2-1所示。圖2-1光電傳感器實(shí)物圖2.3.2溫/濕度傳感器在養(yǎng)殖的過程中，我們需要對(duì)豬圈的溫度、濕度進(jìn)行測(cè)量，目的是給豬圈里面的豬群營(yíng)造出舒適的養(yǎng)殖環(huán)境。在養(yǎng)殖的過程中環(huán)境監(jiān)控是我們必須要有的，而且需要精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，通過對(duì)豬圈內(nèi)溫濕度的精確測(cè)量，滿足豬的養(yǎng)殖環(huán)境，當(dāng)豬圈內(nèi)溫濕度過高或過低時(shí)都能夠及時(shí)啟動(dòng)降溫、除濕或加溫、加濕的裝置，以保證豬舍內(nèi)合理的溫濕度，使得豬能夠健康成長(zhǎng)。豬舍的溫度、濕度是豬生長(zhǎng)的必要環(huán)境之一。溫度傳感器如圖2-2所示，濕度傳感器如圖2-3所示。圖2-2溫度傳感器實(shí)物圖圖2-3濕度傳感器2.3.3氣體濃度傳感器在養(yǎng)殖的過程中，我們養(yǎng)殖家禽會(huì)通過呼吸、排泄產(chǎn)生廢氣，這些廢氣通過積累會(huì)對(duì)豬在養(yǎng)殖生活的過程中產(chǎn)生危害，其中以下幾種氣體（如氨氣、二氧化碳濃度、硫化氫氣體）是需要我們特別注意，并且需要留心檢測(cè)、及時(shí)處理排放的。1.氨氣濃度氨氣是豬圈內(nèi)最有害的氣體之一。氨氣是一種具有刺激性的堿性氣體。氨氣一旦進(jìn)入呼吸道，容易引起氨氣中毒身亡，過多的吸入氨氣可能會(huì)引起呼吸停止、心臟驟停等，最終導(dǎo)致死亡。高濃度的氨氣還會(huì)誘發(fā)各種并發(fā)疾病，到時(shí)會(huì)增加養(yǎng)豬成本，氨氣的濃度檢測(cè)對(duì)于養(yǎng)豬場(chǎng)來說是必不可少的。2.二氧化碳濃度二氧化碳是動(dòng)植物通過呼吸作用所產(chǎn)生的，它本身并無(wú)害。但是在養(yǎng)殖豬的過程中，如果豬圈里的二氧化碳濃度過高，就會(huì)影響豬的生活質(zhì)量。如果養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)的二氧化碳濃度過高，就會(huì)使豬肉慢性缺氧，缺氧會(huì)導(dǎo)致其體質(zhì)下降。因此二氧化碳濃度的監(jiān)測(cè)對(duì)于養(yǎng)豬場(chǎng)來說至關(guān)重要。正常的養(yǎng)豬場(chǎng)的CO2濃度應(yīng)低于1000ppm，如果過高，就要考慮對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)進(jìn)行通風(fēng)，讓空氣流通。3.硫化氫濃度硫化氫是具有刺激性和窒息性的無(wú)色氣體，低濃度接觸會(huì)對(duì)我們的眼睛和呼吸道具有刺激作用，是一種有毒危害氣體，硫化氫是一種堿性氣體，他被我們吸入體內(nèi)后會(huì)與我們的身體發(fā)生一系列反應(yīng)，破壞我們的身體細(xì)胞，在這種環(huán)境下，會(huì)引起嘔吐、惡心、腹瀉等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起中毒性肺炎、肺水腫等。如果豬長(zhǎng)期處于低濃度硫化氫環(huán)境中，養(yǎng)殖場(chǎng)的豬體質(zhì)將會(huì)變?nèi)?，害怕光、身體的免疫能力下降，體重會(huì)慢慢下降。這對(duì)豬的生長(zhǎng)有一定的危害，所以我們需要檢測(cè)硫化氫的濃度并且及時(shí)排放。2.4運(yùn)動(dòng)控制智能飼喂系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制是本系統(tǒng)的關(guān)鍵，合理高效的運(yùn)動(dòng)控制能夠讓我們的智能飼喂系統(tǒng)的意義體現(xiàn)出來。在自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中，我們需要精準(zhǔn)控制機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)本系統(tǒng)中我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂，需要使用到步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制飼喂。2.4.1變頻器在我們進(jìn)行放料的過程中，需要考慮到放料的流量情況，如果不及時(shí)處理，可能會(huì)出現(xiàn)放料溢出的情況，所以在我們放料的時(shí)候首先是全部打開，當(dāng)送料小車快放滿以后就會(huì)減緩放料的流量，這時(shí)，我們就需要變頻器控制放料流量，來進(jìn)行模擬仿真。在我和老師的商議下，我們開始進(jìn)行對(duì)變頻器進(jìn)行選擇，在從設(shè)計(jì)的合理性來說，我們選擇了西門子公司生產(chǎn)的G120變頻器，因?yàn)樗啾容^與M440的功能更強(qiáng)大，抗干擾能力更強(qiáng)大；G120的實(shí)物圖如圖2-4所示。圖2-4G120變頻器實(shí)物圖2.4.2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)作為一種高精度的開環(huán)控制的電機(jī)，在工業(yè)上地位也是不能夠被人忽略的。在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制中步進(jìn)電機(jī)像普通的電機(jī)一樣應(yīng)用是非常普遍的。本系統(tǒng)中由于需要將飼料精準(zhǔn)的放在豬槽中，所以我們不選擇普通電機(jī)來進(jìn)行放料和取料，選擇以步進(jìn)電機(jī)來作為放料和取料裝置，那么我們就需要讓他給動(dòng)起來，也就是硬件接線，通過查閱手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)本步進(jìn)電機(jī)共有三個(gè)繞組，再接線時(shí)藍(lán)白為一組，黃綠為一組，銀白紅為一組，接在UVW段子上，接著查看手冊(cè)，接入步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的線由于本步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流比較小，不能直接與24V電壓相連，所以我們通過計(jì)算需要在此需要串接一個(gè)2K歐姆的阻值，才能讓它長(zhǎng)久平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，至此我們步進(jìn)系統(tǒng)的接線就已經(jīng)完成了。步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖2-5所示。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器如圖2-6所示。圖2-5步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖圖2-6步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器實(shí)物圖2.4.3伺服電機(jī)在智能飼喂的過程中我們需要對(duì)每個(gè)豬槽進(jìn)行填裝飼料，在填裝的過程中既要快速的運(yùn)動(dòng)，又能夠精準(zhǔn)位置的投放，經(jīng)過綜合考慮，本系統(tǒng)選著伺服電機(jī)來作為運(yùn)送飼料的動(dòng)力裝置，因?yàn)樗欧姍C(jī)具有反饋的功能，驅(qū)動(dòng)器能夠根據(jù)伺服電機(jī)反饋的信號(hào)和原信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行修正。我們?cè)谕斗棚暳系倪^程中，由于需要精確的到達(dá)A、B、C過道，進(jìn)行填裝飼喂，我們就要利用伺服電機(jī)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，防止出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象，這樣我們就可以避免在飼喂過程中出現(xiàn)位置錯(cuò)誤，造成飼料的浪費(fèi)。系統(tǒng)選擇使用的伺服電機(jī)為臺(tái)達(dá)ASDA-B2系列套裝。伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器如圖2-7所示。圖2-7臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器圖

第三章智能飼喂控制系統(tǒng)的電氣軟件和程序設(shè)計(jì)3.1編程軟件的介紹——PLCPLC選擇在整個(gè)系統(tǒng)中起著決定性的因素，它是我們整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，是指揮所，負(fù)責(zé)各個(gè)區(qū)域的協(xié)調(diào)合作，在整個(gè)系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的的作用，選擇一個(gè)合適的PLC是我們本系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素。在選擇PLC我們需要考慮它的抗干擾性如何，還有考慮他的通信狀況是否便捷，還要考慮他的輸入輸出點(diǎn)數(shù)是否能夠滿足我們的需求，以及PLC的類型是晶體管輸出，還是繼電器輸出。我們?cè)诒鞠到y(tǒng)中有運(yùn)動(dòng)控制，所以需要使用晶體管輸出的PLC，另外確定完P(guān)LC輸出種類后，我們就要考慮到本系統(tǒng)中共有多少個(gè)輸入點(diǎn)、輸入點(diǎn)，要選擇多少接口的PLC；根據(jù)本系統(tǒng)要求，我們?cè)趥鞲衅魃瞎灿惺粋€(gè)，分別為開關(guān)分別是啟動(dòng)，停止，急停（用來應(yīng)對(duì)緊急情況），其他光電開關(guān)傳感器，我們根據(jù)本系統(tǒng)所需要的傳感器和開關(guān)；然后考慮輸出點(diǎn)，因?yàn)槲覀兿到y(tǒng)中用到了步進(jìn)、伺服電機(jī)，他們需要接受脈沖才能工作，每個(gè)步進(jìn)或者伺服電機(jī)需要接受脈沖與方向，本系統(tǒng)中首先需要用到四個(gè)輸出點(diǎn)來控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，然后我們還使用到了變頻器，他需要用到多端速，需要接入三個(gè)輸出點(diǎn)，最后我們需要一個(gè)報(bào)警指示燈，以此我們需要七個(gè)輸出點(diǎn)。我在大學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，接觸到了匯川的PLC和西門子的PLC，這兩種PLC各有各的優(yōu)缺點(diǎn)：匯川的PLC有著很好的過程控制，而且書寫方便，但是在運(yùn)動(dòng)方面比西門子稍微遜色一丁點(diǎn)；而西門子呢，在過程控制做的也不是很差，但是他在運(yùn)動(dòng)控制方面比匯川的簡(jiǎn)便，而在通信方面來說，西門子的通信遠(yuǎn)遠(yuǎn)比匯川的方便許多。在最終在老師的建議下，本課題采用西門子公司設(shè)計(jì)的CPU-S7-200SMART-ST30和AM06四個(gè)輸入兩個(gè)輸出的模擬量作為本系統(tǒng)的控制單元。S7-200SMARTST30如圖3-1所示，模擬量模塊AM06如圖3-2所示。圖3-1西門子S7-200SMART實(shí)物圖圖3-2西門子模擬量模塊公司軟件開發(fā)師有針對(duì)不同人群開發(fā)了三種編程語(yǔ)言分別為L(zhǎng)AD、STL、FBD語(yǔ)言，本系統(tǒng)我們采用LAD語(yǔ)言來書寫程序。3.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)智能飼喂運(yùn)動(dòng)控制過程如下：首先我們先將送料小車調(diào)到原點(diǎn)位置（SQ1），然后將進(jìn)行放料，由變頻器控制放料速度和放料流量，經(jīng)過一段時(shí)間的放料，小車開始進(jìn)行送料首先進(jìn)入A過道（到達(dá)限位開關(guān)SQ10），進(jìn)行倉(cāng)位逐漸放料，先是A過道的倉(cāng)位1，然后是倉(cāng)位2等等，放料的流量是受變頻器控制，等到A過道的8個(gè)倉(cāng)位都完成放料，就會(huì)進(jìn)入B過道（到達(dá)限位開關(guān)SQ11）進(jìn)行放料，過程如上訴一樣，B過道的倉(cāng)位放完料以后就會(huì)進(jìn)入C過道（達(dá)到限位開關(guān)SQ12）放料；運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-3所示。圖3-3運(yùn)動(dòng)控制流程圖本系統(tǒng)中SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5為小車的限位保護(hù)開關(guān)，其中SQ1為取料處，也就是原點(diǎn)位置，SQ2為橫向運(yùn)動(dòng)的極限位置，SQ3為A過道的極限位置，SQ4為B過道的極限位置，SQ5為C過道的極限位置；這些極限位置使為了保護(hù)電機(jī)的正常運(yùn)行，一但送料小車到達(dá)極限位，那么就啟動(dòng)急停報(bào)警裝置。伺服電機(jī)控制飼喂小車移動(dòng)的位置主要運(yùn)動(dòng)的位置是A過道，B過道，C過道；由變頻器帶動(dòng)的電機(jī)，其作用是控制飼喂小車放料到槽位的流量；是小車放料向倉(cāng)位的步進(jìn)電機(jī)，他主要控制放料倉(cāng)位的位置;小車具體到達(dá)某一槽位由伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)精確定位，每個(gè)倉(cāng)位放料量是由專業(yè)人員決定的。運(yùn)動(dòng)控制程序的I/O分配表如表3-1所示。（其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和變頻器的接線圖見附件）表3-1I/O分配表輸入輸出開始按鈕SB1I0.0伺服脈沖Q0.0停止按鈕SB2I0.1伺服方向Q0.1急停按鈕SB3I0.2步進(jìn)脈沖Q0.2伺服原點(diǎn)I0.3步進(jìn)方向Q0.3步進(jìn)原點(diǎn)I0.4變頻電機(jī)速度1Q0.4伺服左限位I0.5變頻電機(jī)速度2Q0.5伺服右限位I0.6變頻電機(jī)速度3Q0.6A過道左極限位I0.7報(bào)警燈Q0.7B過道左極限位I1.0C過道左極限位I1.1A過道右極限位I1.2B過道右極限位I1.3C過道右極限位I1.4我們選型完P(guān)LC以后，接下來就開始進(jìn)行程序的編寫，首先我們需要將步進(jìn)、伺服兩個(gè)電機(jī)動(dòng)作，要用到S7-200SMART的運(yùn)動(dòng)指令庫(kù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)組態(tài)。組態(tài)運(yùn)動(dòng)軸的流程如圖3-4所示。（a）(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)圖3-4運(yùn)動(dòng)軸的組態(tài)流程圖完成運(yùn)動(dòng)指令庫(kù)的創(chuàng)建后，若想要使步進(jìn)、伺服電機(jī)動(dòng)作起來，需要調(diào)用里面的子程序，才能實(shí)現(xiàn)軸的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軸子例程的調(diào)用流程圖如圖3-5所示。（a）(b)(c)圖3-5運(yùn)動(dòng)軸子例程的調(diào)用圖組態(tài)完運(yùn)動(dòng)軸就要開始進(jìn)行程序的書寫，按照前面的運(yùn)動(dòng)過程，我們首先需要測(cè)量每個(gè)過道的位置數(shù)據(jù)記錄下來（我們?cè)谀M過程中每個(gè)倉(cāng)位的距離為100個(gè)脈沖），我們放料的過程中，是按照倉(cāng)位由小到大的依次放料，根據(jù)我們之前用步進(jìn)、伺服所記錄倉(cāng)位的數(shù)據(jù)，然后將他們放進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)的GOTO指令，就可以實(shí)現(xiàn)放料的過程。A過道位置的程序圖如圖3-6所示。圖3-6運(yùn)動(dòng)控制-A過道程序圖運(yùn)動(dòng)控制程序?qū)懲暌院?，由于考慮到豬在豬圈里生活時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢氣，我們需要在程序中加入報(bào)警的程序塊，此次程序的編寫，我們就要用到之前提到的氣體濃度傳感器，還有我們采用的PLC模擬量模塊，濕度、溫度、氣體濃度傳感器通過查閱手冊(cè)完成接線，然后采用S-IRT模塊，模擬量的指令塊，當(dāng)完成模擬量模塊的書寫，就要開始寫報(bào)警程序，也就是如果濕度、溫度或者氣體濃度超過預(yù)設(shè)值，就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警器Q0.7；這樣，我們就完成了系統(tǒng)程序的整體書寫。模擬量程序圖如圖3-7所示，報(bào)警程序圖如圖3-8所示。圖3-7模擬量程序圖圖3-8報(bào)警系統(tǒng)程序圖

第四章人機(jī)交換界面（HMI）完成程序的的描寫，下面開始在人機(jī)交換界面上進(jìn)行調(diào)試，人機(jī)交換界面使我們可以直接控制出我們的程序，另一方面也可以幫助我們調(diào)節(jié)更改程序。通過我大學(xué)所學(xué)的人機(jī)交換界面（HMI），只有昆侖通泰的MCGS，本系統(tǒng)我們決定在MCGS上畫圖操作，方便我們觀察放料情況、氣體濃度、溫度、濕度的含量。以便于我們實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂，達(dá)到我們精準(zhǔn)控制，達(dá)到智能飼喂的效果。4.1智能飼喂的控制、監(jiān)視、報(bào)警界面所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)人機(jī)交換界面作為本系統(tǒng)的重要的控制系統(tǒng)，它在我們本系統(tǒng)中起著決定性的因素，它不僅僅圍繞著我們的程序來顯示頁(yè)面，而且我們也還可以根據(jù)觸摸屏來滿足我們對(duì)系統(tǒng)的控制，根據(jù)系統(tǒng)程序要求，我們開始需要畫出以下界面內(nèi)容：1.監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的運(yùn)行顯示狀態(tài)（綠燈啟動(dòng)，紅燈停止）；2.人機(jī)交換界面顯示伺服、步進(jìn)運(yùn)動(dòng)所在的位置；3.人機(jī)交換界面顯示倉(cāng)位放料情況，完成放料亮綠燈，沒有完成放料的亮紅燈；4.監(jiān)控畫面能夠?qū)崟r(shí)顯示報(bào)警信息，報(bào)警內(nèi)容是什么。例如，是否撞到限位。4.2智能飼喂的控制、監(jiān)視、報(bào)警界面本系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)作為連接樞紐，將觸摸屏和PLC鏈接，完成信號(hào)的連接，數(shù)據(jù)可以相互傳