plc的养鸡场智能化监控系统设计
【】中国是鸡肉生产与消费大国，大型养鸡场随处可见。温度、湿度以及氨气浓度是影响畜禽健康的重要环境因素，传统的养鸡场依靠人工来判断鸡场的环境温湿度以及氨气浓度，并采取相应的措施，这不利于较大规模的养殖。PLC是电子技术发展过程中的一个重要分支，以PLC为核心的电子系统能满足大多数场合对自动化的需求，本文的主要目的是解决养鸡场环境的动态检测问题，为实现养鸡场中温湿度与氨气浓度的检测，本文使用了温湿温度传感器以及氨气浓度传感器，系统整体上包括检测与控制两个部分。本系各个模块之间相互独立，具有便于管理、系统稳定、易于扩展等特点，可推广使用。
目 录
引言 1
一、本课题的研究现状 2
二、控制系统方案设计 2
（一） 总体方案设计 2
（二） 硬件模块设计 3
（三） 软件模块设计 3
三、控制系统硬件设计 4
（一） 温湿度传感器 4
（二） 氨气浓度检测传感器 5
（三） 电动卷帘开门机选型 5
（四） 通风机的选型 6
（五） 光照采集电路 6
（六） I/O地址分配表 7
（七） PLC外围接线 8
（八） 通风模块设计 10
四、控制系统软件设计 11
五、控制系统组态设计 14
（一） 创建数据报表 14
（二） 建立主画面 15
总结 17
谢辞 18
参考文献 19
引言
合理的温湿度是畜禽生存的基本条件，畜禽养殖过程中产生的大量氨气以及其排泄物所产生的氨气，不仅容易诱发畜禽的呼吸系统疾病、降低其生产性能、给畜禽生产造成严重的经济损失，而且还影响着人们的正常生产和生活。随着现代化水平的提高，人们的生活质量有所提高，其中主要表现为肉类的摄入比例有所增加。目前，畜禽养殖业正在进行着突飞猛进的发展。但是，由于当前中国的现代化养殖业水平不高和经验不足，近年来畜禽养殖业发展模式粗放、附加值不高，存在着诸如盲目扩建畜禽场、设施结构布置不合理、资源浪费严重、运营管理费用居高不下、管理技术水平低下、养殖产出率低及药物滥用等诸多问题。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
随着社会的发展和科技的进步，我国畜禽养殖业必然会向着集约化、高效化发展，进而建设成自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型畜禽养殖业，向社会供应更加丰富的、高品质的健康肉类食品。为实现以上目标，必须及时监控畜禽的生存环境，因此，研究养鸡场环境监控系统具有一定的现实意义。 一、本课题的研究现状
研究早期的目的仅仅是为了降低畜牧养殖场内的氨气浓度，应用范围局限于养殖业，随着计算机科学技术和传感器技术的发展，氨气浓度检测系统的设计研制水平不断拓展到新的领域。虽然我国在温湿度以及氨气浓度检测控制系统的技术方面的研究总体落后于发达国家，且存在一定的技术差距，但是我国在氨气浓度检测控制系统的研究方面也取得了许多重大的成就。近年来随着国家科研投入力度加大，在养鸡场环境检测系统方面的发展方面也取得了显著成效。随着科学技术的不断发展，为满足生态文明建设的总体要求，人们对鸡舍环境控制系统的要求越来越高，因此，自动化、人性化、一体化的养鸡场环境控制系统是国内外必然的发展趋势。
本课题的研究内容：本文主要研究的是通过PLC实现养鸡场的智能化监控。从整体分析和研究控制系统的硬件电路的设计、以及控制算法的选择等。通过传感器采集鸡场内各项指数，经过A/D转换器将信号传输给PLC来实现系统的控制，PLC通过判别结果来控制开关的闭合、断开，从而控制电机的运行状态，并将实时动态反馈给系统。若氨气浓度符合设定值，控制系统停止运行，检测模块反复检测实时氨气浓度；若氨气浓度超出设定值，控制系统继续运行，直至氨气浓度达标，达标后控制系统暂停工作，检测模块反复检测实时氨气浓度。在检测氨气的同时，系统会采集当前的温湿度，若温湿度不在合理的范围之内，会产生相应的报警。
二、控制系统方案设计
为了解决规模化养鸡场自动化管理中存在的监测参数众多的问题，以PLC为核心处理器的多参数智能化监控系统，传感器将采集的环境参数值传到PLC，并发送相应指令到PLC来控制设备开启或关闭。
（一） 总体方案设计
图2.1示意了系统的整体结构图，从图中可知，系统包括了主控制器PLC，温湿度检测传感器、氨气浓度传感器、光照采集传感器、通风模块、加热模块、降温模块、加湿模块以及光照强度控制模块，另外，为直观的显示当前的状态，本文还使用了上位机。系统的基本工作流程如下：通过氨气浓度传感器以及温湿度传感器将当前的物理量变成电信号，并通过A/D采样后变送到PLC，在PLC中经过数据分析，将采集到的物理量与设定值相比较，当氨气浓度或温湿度不在合理的范围之内，由PLC控制通风模块、降温模块、加热模块执行相应的动作。
图21 控制系统结构图
（二）硬件模块设计
PLC是一款功能丰富的可编程逻辑控制器，能满足多种场合对自动化控制的要求。PLC正在向体积小、功耗低、可靠性高的方向迅速发展，因PLC性价比高的优点，从经济的角度出发，本文选择PLC作为控制器。
本文选用了合适的通信模块以及模拟量采集模块，以西门子S7200系列PLC作为主控制器，完成了养鸡场中环境参数的检测与控制功能。模拟量扩展模块的主要作用是将传感器的信号进行采集并传送到PLC，然后PLC经过判断后，通过相应的逻辑驱动外部模块。
（三） 软件模块设计
在本氨气浓度检测控制系统设计中，选用西门子S7200 PLC及其扩展模块，那么相应地，本设计使用了西门子专用的STEP7软件来实现PLC梯形图的编写与调试，控制逻辑按照肉鸡生长所需要的环境参数作为参考依据，根据设定好的控制规则将传感器采集到的信号与所需物理量进行对比，驱动执行机构完成相应的动作。另一方面，为了方便工作人员在养鸡场外直观的看到养殖场内的环境参量，可以利用PLC在系统发生故障时能发出警报指令、信号指示灯点亮，可以手动启停设备。本系统具有以下功能：
1.环境参数的监测
本系统使用了温湿度传感器、光照强弱以及氨气浓度传感器来读取鸡舍的环境参数，这样就实现了环境参数的监测功能。
2.环境参数的控制
通过将监测到的环境参数与设定的环境参数进行对比，若发现参数不在合理的范围之内，就可以通过PLC发出指令，采取一定的措施改变当前的环境，并控制其在合适的范围之内，本文欲将鸡场内的环境温度控制在30℃以内，相对湿度控制在60%以下，氨气的浓度控制在20ppm以下；
值得注意的是，对于养鸡场内的光线的控制也尤为重要，本文控制养鸡养内的光照强度主要有两个方面的依据，一个是在一天中不同的时间段使得不同瓦数的灯开启，另一个就是户外的光照探测器也可以对灯进行控制。具体思路如下：假设从早晨6点开始算起，在6:0018:00时间内，保持15W的灯一直亮着；在18:0023:00时间段内，使得60W的灯保持常亮；而在23:006:00时间段内，使得100W的灯亮着。此外，当光照强度的改变也会对所有回路的通断有影响。
目 录
引言 1
一、本课题的研究现状 2
二、控制系统方案设计 2
（一） 总体方案设计 2
（二） 硬件模块设计 3
（三） 软件模块设计 3
三、控制系统硬件设计 4
（一） 温湿度传感器 4
（二） 氨气浓度检测传感器 5
（三） 电动卷帘开门机选型 5
（四） 通风机的选型 6
（五） 光照采集电路 6
（六） I/O地址分配表 7
（七） PLC外围接线 8
（八） 通风模块设计 10
四、控制系统软件设计 11
五、控制系统组态设计 14
（一） 创建数据报表 14
（二） 建立主画面 15
总结 17
谢辞 18
参考文献 19
引言
合理的温湿度是畜禽生存的基本条件，畜禽养殖过程中产生的大量氨气以及其排泄物所产生的氨气，不仅容易诱发畜禽的呼吸系统疾病、降低其生产性能、给畜禽生产造成严重的经济损失，而且还影响着人们的正常生产和生活。随着现代化水平的提高，人们的生活质量有所提高，其中主要表现为肉类的摄入比例有所增加。目前，畜禽养殖业正在进行着突飞猛进的发展。但是，由于当前中国的现代化养殖业水平不高和经验不足，近年来畜禽养殖业发展模式粗放、附加值不高，存在着诸如盲目扩建畜禽场、设施结构布置不合理、资源浪费严重、运营管理费用居高不下、管理技术水平低下、养殖产出率低及药物滥用等诸多问题。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
随着社会的发展和科技的进步，我国畜禽养殖业必然会向着集约化、高效化发展，进而建设成自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型畜禽养殖业，向社会供应更加丰富的、高品质的健康肉类食品。为实现以上目标，必须及时监控畜禽的生存环境，因此，研究养鸡场环境监控系统具有一定的现实意义。 一、本课题的研究现状
研究早期的目的仅仅是为了降低畜牧养殖场内的氨气浓度，应用范围局限于养殖业，随着计算机科学技术和传感器技术的发展，氨气浓度检测系统的设计研制水平不断拓展到新的领域。虽然我国在温湿度以及氨气浓度检测控制系统的技术方面的研究总体落后于发达国家，且存在一定的技术差距，但是我国在氨气浓度检测控制系统的研究方面也取得了许多重大的成就。近年来随着国家科研投入力度加大，在养鸡场环境检测系统方面的发展方面也取得了显著成效。随着科学技术的不断发展，为满足生态文明建设的总体要求，人们对鸡舍环境控制系统的要求越来越高，因此，自动化、人性化、一体化的养鸡场环境控制系统是国内外必然的发展趋势。
本课题的研究内容：本文主要研究的是通过PLC实现养鸡场的智能化监控。从整体分析和研究控制系统的硬件电路的设计、以及控制算法的选择等。通过传感器采集鸡场内各项指数，经过A/D转换器将信号传输给PLC来实现系统的控制，PLC通过判别结果来控制开关的闭合、断开，从而控制电机的运行状态，并将实时动态反馈给系统。若氨气浓度符合设定值，控制系统停止运行，检测模块反复检测实时氨气浓度；若氨气浓度超出设定值，控制系统继续运行，直至氨气浓度达标，达标后控制系统暂停工作，检测模块反复检测实时氨气浓度。在检测氨气的同时，系统会采集当前的温湿度，若温湿度不在合理的范围之内，会产生相应的报警。
二、控制系统方案设计
为了解决规模化养鸡场自动化管理中存在的监测参数众多的问题，以PLC为核心处理器的多参数智能化监控系统，传感器将采集的环境参数值传到PLC，并发送相应指令到PLC来控制设备开启或关闭。
（一） 总体方案设计
图2.1示意了系统的整体结构图，从图中可知，系统包括了主控制器PLC，温湿度检测传感器、氨气浓度传感器、光照采集传感器、通风模块、加热模块、降温模块、加湿模块以及光照强度控制模块，另外，为直观的显示当前的状态，本文还使用了上位机。系统的基本工作流程如下：通过氨气浓度传感器以及温湿度传感器将当前的物理量变成电信号，并通过A/D采样后变送到PLC，在PLC中经过数据分析，将采集到的物理量与设定值相比较，当氨气浓度或温湿度不在合理的范围之内，由PLC控制通风模块、降温模块、加热模块执行相应的动作。
图21 控制系统结构图
（二）硬件模块设计
PLC是一款功能丰富的可编程逻辑控制器，能满足多种场合对自动化控制的要求。PLC正在向体积小、功耗低、可靠性高的方向迅速发展，因PLC性价比高的优点，从经济的角度出发，本文选择PLC作为控制器。
本文选用了合适的通信模块以及模拟量采集模块，以西门子S7200系列PLC作为主控制器，完成了养鸡场中环境参数的检测与控制功能。模拟量扩展模块的主要作用是将传感器的信号进行采集并传送到PLC，然后PLC经过判断后，通过相应的逻辑驱动外部模块。
（三） 软件模块设计
在本氨气浓度检测控制系统设计中，选用西门子S7200 PLC及其扩展模块，那么相应地，本设计使用了西门子专用的STEP7软件来实现PLC梯形图的编写与调试，控制逻辑按照肉鸡生长所需要的环境参数作为参考依据，根据设定好的控制规则将传感器采集到的信号与所需物理量进行对比，驱动执行机构完成相应的动作。另一方面，为了方便工作人员在养鸡场外直观的看到养殖场内的环境参量，可以利用PLC在系统发生故障时能发出警报指令、信号指示灯点亮，可以手动启停设备。本系统具有以下功能：
1.环境参数的监测
本系统使用了温湿度传感器、光照强弱以及氨气浓度传感器来读取鸡舍的环境参数，这样就实现了环境参数的监测功能。
2.环境参数的控制
通过将监测到的环境参数与设定的环境参数进行对比，若发现参数不在合理的范围之内，就可以通过PLC发出指令，采取一定的措施改变当前的环境，并控制其在合适的范围之内，本文欲将鸡场内的环境温度控制在30℃以内，相对湿度控制在60%以下，氨气的浓度控制在20ppm以下；
值得注意的是，对于养鸡场内的光线的控制也尤为重要，本文控制养鸡养内的光照强度主要有两个方面的依据，一个是在一天中不同的时间段使得不同瓦数的灯开启，另一个就是户外的光照探测器也可以对灯进行控制。具体思路如下：假设从早晨6点开始算起，在6:0018:00时间内，保持15W的灯一直亮着；在18:0023:00时间段内，使得60W的灯保持常亮；而在23:006:00时间段内，使得100W的灯亮着。此外，当光照强度的改变也会对所有回路的通断有影响。
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