基于PLC的智能养殖控制系统的设计

姜明辉 颜安

摘要：随着我国养殖业的高速发展，畜禽养殖防疫、养殖环境条件等要求不断提升，规模养殖比例不断提高，标准化、智能化成为各先进养殖企业追求的目标。同时，随着物联网和大数据技术的发展，万物互联、云端控制等技术迸发出强大的生命力，快速融入和推动养殖业发展。在此潮流下，智能养殖环境控制已成为畜禽养殖高质量、精细化发展的重要方向。禽舍的智能养殖环境控制的主要内容就是智能化地控制温度、调节湿度、改善空气质量及调节舍内负压等。通过智能养殖控制系统改善畜禽生存环境，以增强畜禽的抗病力，减少死亡率，力争高质量、高产量发展。在降低人工成本、提升管理水平的同时，获取企业竞争优势。

关键词：智能养殖控制系统;PLC;变频器

1.引言

随着科技和社会不断进步，许多大型智能养殖场应运而生。只靠单片机作为主控器越来越满足不了复杂的环境变化需求，探索以PLC为主的控制器的应用成为首要任务。目前，我国畜禽养殖环境的监测方法主要依靠农民原始的监测和经验进行人工调控，存在滞后、生产效率低、人力资源占用大等缺点。这种方法不能满足现代高质量养殖的要求，导致我国畜禽产业生产水平落后，同时不符合养殖户的利益。基于现状，在遵循猪的成长变化和环境变化的客观规律基础上，科学有效的实时监测和有效地进行智能控制是现阶段急需解决的问题，本文设计一款基于PLC的智能养殖控制系统来解决此问题。

2.智能养殖控制系统工作原理

根据主要环境参数含量对猪生长的影响，确定执行机构动作的临界值;基于显示屏和以PLC为核心的配电箱组合运用，开展在正常情况下，通过传感器测量环境温湿度、二氧化碳浓度、负压值参数转换成模拟量输入扩展模块EM231，通过CPU226模块解析模拟量与PLC程序编辑的临界值比较，通过差异控制对应执行机构动作，实现精准调控，使舍内环境一直维持在适合猪生长的环境条件下，加快生猪育肥，提高饲料转化率。

3.智能养殖控制系统设计方案

3.1控制系统整体结构图

由图3.1可知系统是由三大模块组成：传感器输入、控制器、执行机构。其中包含三组传感器，实现环境信息量的精准采集;控制单元是由上位机与PLC控制模块及扩展模块联合组成，实现模拟量信号的采集与分析转换，以及与上位PC联动显示环境监测实时数据，精准调控;执行机构由三个功能风机、侧墙小窗电机、加热器、湿帘组成电动，由PLC编辑程序控制，实现智能自动调控。符合以后未来智能化养殖发展方向，满足本案的设计要求。

3.2控制系统原理图

由上图可知该设备采用S7-200系列PLC作为核心控制器，由9个输入信号，它们分别是启动开关、停止开关、开窗开关、关窗开关、加热器开关、湿帘开关、风机1开关、风机2开关、风机3开关。由8个输出信号，他们分别是负压风机1、负压风机2、负压风机3、开窗、关窗、加热器、湿帘、备用。

3.3程序设计及过程

本文采用S7-200编程工具软件。可用梯型图、指令表编程，具有程序编辑、相关参数值设置、网络设置、监控、仿真调试、在线修改程序等功能，可以在PLC人机交互界面实现修改与运动执行器之间进行共享。如图3.3所示，为通过程序设计，将三个区域温度传感器的输入数值通过转化后计算出平均值。

3.4智能養殖控制系统的功能及优点

智能养殖控制系统通过湿帘电机、风机、侧窗电机的智能联动，能够实现温度、湿度、气压等气体的智能调控，保证猪舍的环境一直达到最适合猪生长的条件。部分有序地组合成整体，使得控制系统更加完善，功能更加多样，真正符合未来智能化的养殖概念。本智能养殖控制系统采用PLC标准模块，实现功能可靠、抗干扰能力强，工作环境相对恶劣，成功实现自动化工作。

智能养殖控制控制系统能有效控制畜禽舍内有害气体浓度，能大幅减少畜禽呼吸系统、眼鼻粘膜刺激，减少相关疾病的发生;而适宜的温湿度，能增加畜禽采食，促进生长，减少腹水、细菌感染、关节病变等状况发生。抵抗力的提高，疾病的减少，最终降低了抗生素等药物的使用，提升了成活率和成品率，保障了产品的品质，也节约了药物费用支出。

4.结语

智能养殖控制系统采用PLC控制多个电机实现智能、高效、全自动化调控，同时与显示屏连接可以实现舍内温度、二氧化碳含量、湿度、负压的实时显示，有利于用户对比历史养殖数据，实现人工调控，这既节省了人力资源，又提高了养殖的质量。

参考文献

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[2]基于西门子PLC的温控系统设计[J].韩红敏.智慧工厂.2016（12）.

[3]基于PLC的大棚智能温室控制系统设计[J].吴淑娟.岳阳职业技术学院学报.2017（06）.

山东协和学院 山东济南 250107