水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)科分類號(hào) 0807 </p><p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題目（中文）：水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄓ⑽模篢he design of feed system automatic</p><p>　　In aquatic products </p><

2、p>　　姓 名: 張?jiān)茲?lt;/p><p>　　學(xué) 號(hào):2011180203</p><p>　　院 （系）:工程與設(shè)計(jì)學(xué)院</p><p>　　專業(yè)、年級(jí) :機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、2011級(jí)</p><p><b>　　指導(dǎo)教師: 尹碧菊</b></p><p><b&g

3、t;　　二〇一五年 五 月</b></p><p>　　湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除設(shè)計(jì)中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本設(shè)計(jì)的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人

4、完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：</p><p>　　二〇一五年 五 月 六 日</p><p>　　湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　湖南師范大學(xué)</b></p><p>　　工程與設(shè)計(jì)學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)情況登記表

5、</p><p>　　二、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表</p><p>　　說(shuō)明：評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，總成績(jī)90—100分記為優(yōu)秀，80—89分記為良好，70—79分記為中等，60—69分記為及格，60分以下記為不及格。若譯文成績(jī)?yōu)榱?，則不計(jì)總成績(jī)，評(píng)定等級(jí)記為不及格。</p><p>　　三、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄表&l

6、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　Abstract錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　第 1 章緒論錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1課題研究背景錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><

7、;p>　　1.2課題研究的目的和意義4</p><p>　　1.3 PLC應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌5</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.4.1 國(guó)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀5</p><p>　　1.4.2 國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀6</p><p>　　1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容7&l

8、t;/p><p>　　第2章自動(dòng)投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理9</p><p>　　2.1自動(dòng)投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2 自動(dòng)投喂系統(tǒng)工作原理10</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.4 PLC的類型和功能12</p><p>　　

9、2.5 PLC控制系統(tǒng)工作流程13</p><p>　　2.6 電動(dòng)機(jī)的功能和類型14</p><p>　　2.7 自動(dòng)投喂系統(tǒng)電路原理15</p><p>　　第 3 章程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)要求18</p><p>　　3.2 程序設(shè)計(jì)的流程18</p><

10、;p>　　3.3 程序語(yǔ)言編程19</p><p>　　3.3.1 時(shí)鐘讀寫和電機(jī)啟動(dòng)19</p><p>　　3.3.2 系統(tǒng)風(fēng)壓的控制22</p><p>　　3.3.3 供料控制23</p><p>　　3.3.4 投餌量的控制24</p><p>　　3.3.5 分配器切換控制25</p

11、><p><b>　　總結(jié)27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p>　　水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2011級(jí) 張?jiān)茲?lt;/

12、p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國(guó)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(lái)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(guó)內(nèi)的大型水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)投餌的自動(dòng)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(dòng)投餌相比，人工投餌存在著投餌量難以控制、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、投喂飼料不均勻以及對(duì)生態(tài)壞境產(chǎn)生不良影響等缺點(diǎn)。

13、為了提高國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌智能化、自動(dòng)化和工業(yè)化的普及率，所以有必要設(shè)計(jì)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(dòng)投餌系統(tǒng)。雖然目前的以單片機(jī)為控制核心的自動(dòng)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(shí)穩(wěn)定度比較低、電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的幾率較高、無(wú)料時(shí)電機(jī)停止的可靠性不高和維修維護(hù)成本高等問(wèn)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(guò)控制繼電接觸器的接通與斷開，從而控制各個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)與停止，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)量、間斷性的精確投餌

14、。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：PLC、自動(dòng)化 、繼電接觸器、定時(shí)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of aquaculture in our country, large-scale standardized aquaculture is al

15、so increasing, so the management workload and complexity also increased a lot. At present, the large-scale aquaculture field popularization of automation and intelligent feeding rate is not high in China, still mainly us

16、es the artificial bait way for breeding. But compared with automatic feeding, artificial feeding is difficult to control the feeding amount, intensity of labor, feed uneven and hav</p><p>　　[keyword]:PLC、 au

17、tomation、 relay、timing</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景</p><p>　　隨著我國(guó)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(lái)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(dòng)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。以往的小型個(gè)體水產(chǎn)

18、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(huì)產(chǎn)生人工投放飼料的面積太小、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、天氣對(duì)人工投餌的影響大、投料不均勻以及投喂效率低等問(wèn)題。此外，因?yàn)槿斯ね段菇?jīng)常浪費(fèi)魚飼料，使得大量的飼料殘?jiān)恋碓诔靥了祝L(zhǎng)久下去會(huì)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(zhǎng)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(jì)出一種集定時(shí)、定點(diǎn)、定量和間歇式投餌技術(shù)于一體的自

19、動(dòng)投喂系統(tǒng)，符合我國(guó)目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的需求。因?yàn)轸~塘自動(dòng)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、避免了大魚與小魚爭(zhēng)奪飼料、降低飼料的浪費(fèi)率、將投喂的飼料對(duì)環(huán)境的影響降到最低和提高魚的成活率等特點(diǎn)，并且減少了人工勞動(dòng)成本，將養(yǎng)殖場(chǎng)相關(guān)養(yǎng)殖人員從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，有效地提高養(yǎng)殖人員的工作效率和養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖場(chǎng)已普遍認(rèn)可采用自動(dòng)</p><p>　　目前在市場(chǎng)上已經(jīng)存

20、在的投餌系統(tǒng)有兩個(gè)類別：一類是單次間歇式投餌系統(tǒng)，該系統(tǒng)已定時(shí)電路為控制核心，因此該機(jī)每次進(jìn)行投餌時(shí)都需要重新設(shè)置相關(guān)時(shí)間等數(shù)據(jù)，而且定時(shí)、定點(diǎn)、定量不精準(zhǔn)，沒(méi)有飼料缺少時(shí)自動(dòng)停機(jī)的功能，所以無(wú)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(dòng)投餌系統(tǒng)，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(jì)存在著缺陷，因而會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)運(yùn)作穩(wěn)定率低、各個(gè)電機(jī)發(fā)生故障的幾率高、缺少飼料時(shí)自動(dòng)停止投喂的

21、可靠性不高和維修維護(hù)成本高等問(wèn)題[1]。</p><p>　　因此采用PLC控制系統(tǒng)為核心的自動(dòng)投喂系統(tǒng)，通過(guò)控制繼電接觸器的接通與斷開，從而控制各個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)與停止，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)、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(shí)穩(wěn)定性高，軟硬件設(shè)計(jì)良好，可靠性極高，運(yùn)行時(shí)的維修維護(hù)花費(fèi)低，因此該自動(dòng)投喂系統(tǒng)符合市場(chǎng)的需求。</p><p>　　1.2 課題研究的目

22、的和意義</p><p>　　本文研究的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)應(yīng)用空氣壓縮傳送物料的原理來(lái)進(jìn)行投餌，該原理通過(guò)供氣壓縮系統(tǒng)空氣流與飼料混合，然后通過(guò)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(gè)指定地點(diǎn)。自動(dòng)投餌系統(tǒng)在PLC控制下與計(jì)算機(jī)連接，可以對(duì)大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘中的多個(gè)小池塘進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)定量的間歇性投餌，并在分配器設(shè)備的配合下可以自動(dòng)切換到通向不同養(yǎng)殖池的輸料管道，從而實(shí)現(xiàn)大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘自動(dòng)化、智能化投喂飼料。

23、此套自動(dòng)投喂系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)為控制核心，通過(guò)PLC控制各個(gè)繼電接觸器的閉合來(lái)控制各個(gè)電機(jī)或閥門的啟動(dòng)和停止，并將各個(gè)設(shè)備以PLC為核心聯(lián)合成一個(gè)相互協(xié)作的系統(tǒng)。在PLC控制系統(tǒng)中通過(guò)縝密的邏輯來(lái)設(shè)計(jì)一套良好的系統(tǒng)工作電路與控制電路，并應(yīng)用STEP 7 MicroWIN編程軟件來(lái)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(dòng)投餌目的，而且通過(guò)PLC與計(jì)算機(jī)的連接使得自動(dòng)控制能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程人性化的操控。本文研究的自動(dòng)投喂系

24、統(tǒng)通過(guò)分析大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘自動(dòng)投餌的運(yùn)作過(guò)程，設(shè)計(jì)出一套與之相符的系統(tǒng)軟硬件方案，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為可以應(yīng)用于大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖場(chǎng)，可以精確地實(shí)現(xiàn)投喂飼料作業(yè)時(shí)的定時(shí)、定點(diǎn)、定量和</p><p>　　大型標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖場(chǎng)越來(lái)越多，人工投餌由于存在著諸多缺點(diǎn)，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(dòng)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(chǎng)合，可以滿足現(xiàn)在養(yǎng)殖業(yè)日趨規(guī)?；?、現(xiàn)代

25、化、智能化、自動(dòng)化和工業(yè)化發(fā)展的需求，研發(fā)這套自動(dòng)投喂系統(tǒng)是十分符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需求的[3]。</p><p>　　1.3 PLC應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)即可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)是一種由數(shù)字運(yùn)行并計(jì)算操作的電子系統(tǒng)，是被專門設(shè)計(jì)來(lái)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(chǔ)器，用來(lái)這種存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)P

26、LC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(jì)算和定時(shí)等操作指令，而且通過(guò)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(guò)程。</p><p>　　美國(guó)在1960年代發(fā)明了可編程邏輯控制器（PLC），并用PLC控制裝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(shí)，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

27、，例如：計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、信號(hào)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(dòng)控制等功能。如今的PLC功能越來(lái)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(dòng)控制、過(guò)程控制等。</p><p>　　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(lái)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

28、或網(wǎng)箱等水產(chǎn)養(yǎng)殖工程領(lǐng)域。目前，中國(guó)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(dòng)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。基于PLC的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)對(duì)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(gè)合理而又新穎的創(chuàng)新。</p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.4.1國(guó)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p&g

29、t;　　目前，國(guó)外研發(fā)自動(dòng)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(dòng)投喂系統(tǒng)的核心是擁有一個(gè)能在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)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(shí)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(dòng)投餌作業(yè)的機(jī)器人，這種自動(dòng)投餌機(jī)器人專門應(yīng)用于一系列小型養(yǎng)殖池湯或淺水網(wǎng)箱,追求的是高投餌精度。</p><p>　　某些歐美國(guó)家目前已經(jīng)研發(fā)出來(lái)一

30、種中央集中調(diào)控配合氣力輸送的自動(dòng)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(guò)中央控制儲(chǔ)料倉(cāng)的下料設(shè)備來(lái)放飼料，然后控制風(fēng)機(jī)產(chǎn)生空氣流混合飼料，通過(guò)噴射器到主輸送管道，再通過(guò)分配閥分配到各自的輸料管道，從而將飼料送達(dá)各個(gè)養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱。</p><p>　　一家芬蘭公司專門為陸基淡水養(yǎng)殖場(chǎng),尤其是有30多個(gè)養(yǎng)殖池的養(yǎng)殖場(chǎng)，研發(fā)出了與之相適應(yīng)的機(jī)器人自動(dòng)投餌系統(tǒng)，該系統(tǒng)有精確投喂小量飼料的

31、優(yōu)點(diǎn)。這套系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制2-6個(gè)小型機(jī)器人,在各個(gè)養(yǎng)殖池的上方的安裝了軌道從而將養(yǎng)殖池連接起來(lái)，這些投餌機(jī)器人就可以沿著軌道移動(dòng)到在各個(gè)養(yǎng)殖池的上方進(jìn)行投餌作業(yè)。該自動(dòng)投喂系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化操作自動(dòng)投餌,而且可以對(duì)各個(gè)養(yǎng)殖池設(shè)置適合池中魚類生長(zhǎng)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。</p><p>　　總得來(lái)說(shuō)，國(guó)外的一些養(yǎng)殖業(yè)大國(guó)已經(jīng)不再使用人工投餌方式來(lái)養(yǎng)殖了，而是在各種大型養(yǎng)殖

32、場(chǎng)中大量地使用了自動(dòng)投餌設(shè)備，可以精確地控制養(yǎng)殖場(chǎng)中飼料的輸送和投喂過(guò)程。國(guó)外深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖方式一般是在海上工作平臺(tái)上安裝自動(dòng)投喂系統(tǒng)，然后由海上工作平臺(tái)布置不同的輸料管道到各網(wǎng)箱實(shí)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(jì)算機(jī)上設(shè)置好相關(guān)的投喂參數(shù)就可自動(dòng)又精確地工作,在整個(gè)操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了投喂自動(dòng)化。</p><p>　　1.4.2國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p&

33、gt;　　目前,國(guó)內(nèi)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的自動(dòng)化程度不高，普遍靠人力來(lái)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(guó)內(nèi)一些小型養(yǎng)殖場(chǎng)已經(jīng)使用了小型初始的自動(dòng)投餌機(jī)，但是這種自動(dòng)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。</p><p>　　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(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵,從水泵產(chǎn)生的高壓水將飼料從儲(chǔ)料倉(cāng)中沖入輸

34、料管道再?gòu)膰娮熘苯訃娪陴B(yǎng)殖池中,達(dá)到對(duì)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(jiǎn)單,投喂能力不高,無(wú)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以無(wú)法自動(dòng)投餌。</p><p>　　虞宗敢初步設(shè)計(jì)出了自動(dòng)投餌機(jī)中氣力輸送系統(tǒng)部位的組成和布局，通過(guò)應(yīng)用已經(jīng)成熟的氣力輸送工藝技術(shù)輸送餌料來(lái)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(chǔ)料設(shè)備和輸送飼料設(shè)備構(gòu)

35、成,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械投喂飼料的自動(dòng)化[10]。</p><p>　　宋協(xié)法和路士森經(jīng)過(guò)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(chǎng)的自動(dòng)投喂系統(tǒng)[11]。該自動(dòng)投餌機(jī)的驅(qū)動(dòng)力由汽油機(jī)和水泵提供,通過(guò)汽油機(jī)帶動(dòng)水泵產(chǎn)生高壓水流，高壓水流混合投喂飼料后經(jīng)過(guò)輸料管道到達(dá)深水網(wǎng)箱的中心，高壓混合水流就會(huì)在網(wǎng)箱上空進(jìn)行拋灑從而完成投喂飼料的任務(wù)。該汽油機(jī)的額定功率可達(dá)5kW,拋灑

36、投喂餌料的最高速度可達(dá)到300kg/h。</p><p>　　隨著國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展,“十一五”規(guī)劃中已經(jīng)顯著地加強(qiáng)了對(duì)于水產(chǎn)自動(dòng)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(chǎng)的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)和相關(guān)配套設(shè)備,相信國(guó)內(nèi)水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)在不久的將來(lái)會(huì)有很大的突破。</p><p>　　1.5 本文的主

37、要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文主要是研究和設(shè)計(jì)出一套以PLC為中央控制系統(tǒng)，通過(guò)編寫程序接受傳感器信號(hào)和控制繼電器從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)。文中會(huì)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、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(yǔ)言系統(tǒng)監(jiān)控、檢測(cè)和運(yùn)行軟硬件，從而實(shí)現(xiàn)投喂飼料過(guò)程中的無(wú)人自動(dòng)調(diào)控、精確計(jì)量和人性化遠(yuǎn)程操作。在確保自動(dòng)化投喂程序

38、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(dòng)投喂系統(tǒng)在市場(chǎng)推廣和用戶應(yīng)用中所面臨的核心技術(shù)問(wèn)題。該投餌機(jī)能根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)的投喂面積、養(yǎng)殖的魚種以及魚類在不同生長(zhǎng)期對(duì)飼料的需求量，精確地定時(shí)、定點(diǎn)、定量投餌，實(shí)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(duì)養(yǎng)殖水域環(huán)境的污染，從而提高養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益并實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展。</p>

39、;<p>　　第二章自動(dòng)投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.1 自動(dòng)投喂系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　該自動(dòng)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(dòng)閥門構(gòu)成。羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生低壓空氣流，在電動(dòng)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(dòng)三通、儲(chǔ)料倉(cāng)、料位儀和氣動(dòng)閥門構(gòu)成。提升

40、機(jī)傳送飼料到儲(chǔ)料倉(cāng)，通過(guò)氣動(dòng)閥門的開啟來(lái)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?？刂乒裰芯桶惭b有以PLC為控制核心的系統(tǒng)控制設(shè)備，并與計(jì)算機(jī)或觸摸屏進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人性化調(diào)控。</p><p>　　提升機(jī) 2.氣動(dòng)三通 3.儲(chǔ)料倉(cāng) 4.料位儀 5.控制柜 6.羅茨風(fēng)機(jī)<

41、/p><p>　　7.氣動(dòng)閥門 8電動(dòng)閥門 9.螺旋輸送機(jī)10.加速室 11.分配器 12.出料口</p><p>　　圖2.1 自動(dòng)投餌系統(tǒng)總體機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.2 分配器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2自動(dòng)投喂系統(tǒng)工作原理</p><p>　　水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)是一種與水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)相配套的高效益技

42、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(gè)養(yǎng)殖池的管道實(shí)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。</p><p>　　此系統(tǒng)以PLC控制器為系統(tǒng)核心，并與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，使自動(dòng)投餌系統(tǒng)可以以每日、每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的不同投餌要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人性化操作和系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，并對(duì)多個(gè)養(yǎng)殖池自動(dòng)

43、地進(jìn)行定時(shí)、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(dòng)閥門、螺旋輸送機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門和分配器運(yùn)行的關(guān)鍵。</p><p>　　系統(tǒng)中的PLC控制器主要使各個(gè)被控制的機(jī)械和電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)以下一些功能:氣動(dòng)閥門的自動(dòng)閉合;料位儀檢測(cè)飼料有無(wú)來(lái)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(dòng)閥門的調(diào)控下，可以在系統(tǒng)沒(méi)有載荷的情況下實(shí)現(xiàn)啟停，并且在系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)智能化地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)和停止，

44、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(dòng)閥門在各個(gè)規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)或停止，將儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的飼料釋放螺旋輸送機(jī)管道內(nèi);當(dāng)料位儀檢測(cè)儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)飼料量是最低值時(shí)即無(wú)料狀態(tài)，提升機(jī)在PLC的控制下不斷地向儲(chǔ)料倉(cāng)輸送飼料直到飼料量到達(dá)最大值，這樣就可以確保儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的飼料量一直維持在合適的水平;在分配器中通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制S型滑動(dòng)管與不同出料口接頭，使得氣力輸送飼料過(guò)程能夠自動(dòng)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

45、池。</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　該水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)的選擇將PLC控制器作為中央控制系統(tǒng)的核心，其控制任務(wù)如下: ①控制電機(jī)和閥門的啟閉。②控制整個(gè)投餌機(jī)的運(yùn)作過(guò)程。③收集系統(tǒng)電源設(shè)備的狀態(tài)量和模擬量等信息。⑤計(jì)算系統(tǒng)中所要設(shè)定和顯示的各種參數(shù)。⑥與計(jì)算機(jī)或觸摸屏通信。</p><p>　　為確保系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)選用標(biāo)準(zhǔn)配置

46、的工業(yè)控制計(jì)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。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如（圖2.3）所示，PLC通過(guò)接口與上位工控機(jī)、計(jì)算機(jī)和觸摸屏通信，不但可以采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控PLC控制器，還可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行更為人性化的操作。該產(chǎn)品可以使用戶通過(guò)計(jì)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[5]。</p>

47、;<p>　　圖2.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.4 PLC的類型和功能</p><p>　　因?yàn)樽詣?dòng)投喂系統(tǒng)的整個(gè)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(duì)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(guò)的。依據(jù)自動(dòng)投喂系統(tǒng)的相關(guān)控制和運(yùn)行要求來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中以PLC為控制核心的電路原理(

48、圖2.4)和PLC與各個(gè)繼電器相對(duì)應(yīng)的I/O（功能表見(jiàn)表2.1）。</p><p>　　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 MY4NJ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S型輸料管等機(jī)械裝備均由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。而控制對(duì)象中的電動(dòng)機(jī)和閥門的啟動(dòng)與停止是由交流接觸器和中間繼電器來(lái)完成的。&l

49、t;/p><p>　　表2.1 自動(dòng)投喂系統(tǒng)PLC接口功能表</p><p>　　圖2.4 PLC控制電路原理圖</p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)工作流程</p><p>　　自動(dòng)投喂系統(tǒng)中以PLC為控制核心的工作詳細(xì)過(guò)程見(jiàn)圖2.5。在啟動(dòng)基于PLC的控制系統(tǒng)后，首先檢測(cè)投餌機(jī)中儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的飼料量是否充足。只有系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)后才可全面運(yùn)行自

50、動(dòng)投餌系統(tǒng)。進(jìn)入系統(tǒng)后，首先將同時(shí)進(jìn)行2個(gè)運(yùn)作:開啟羅茨風(fēng)機(jī)和提升機(jī)。當(dāng)料位儀檢測(cè)到儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)飼料量為最小值時(shí)，料位控制儀產(chǎn)生信號(hào)給PLC控制器，PLC控制提升機(jī)將餌料運(yùn)送至儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)，提升機(jī)傳送飼料為不斷式送料當(dāng)儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)飼料量到達(dá)最大值時(shí)后則立即停止提升機(jī)供料。</p><p>　　與此同時(shí)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)，達(dá)到清理輸料管道內(nèi)上次投喂時(shí)沒(méi)有排空所留下來(lái)的飼料，并穩(wěn)定輸料管道內(nèi)的空氣流的目的。</p>&l

51、t;p>　　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(huì)旋轉(zhuǎn)到指定投喂的養(yǎng)殖池或網(wǎng)箱的輸料管道。啟動(dòng)氣動(dòng)閥門后下料流程就開始了，PLC控制器可以通過(guò)變頻器來(lái)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(guò)分配器切換后經(jīng)過(guò)輸料管道到達(dá)設(shè)定的養(yǎng)殖池進(jìn)行投喂。</p><p>　　當(dāng)PLC控制氣動(dòng)閥門下料流程運(yùn)行了一定時(shí)間，就完成了一個(gè)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

52、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(shí)間，將輸料管道內(nèi)殘余的餌料清理排出后關(guān)閉自動(dòng)投喂系統(tǒng)。</p><p>　　圖2.5 PLC控制系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　2.6電動(dòng)機(jī)的功能和類型</p><p>　　在系統(tǒng)中總共有4臺(tái)電動(dòng)機(jī): 分配器中的步進(jìn)電機(jī)、為提升機(jī)提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)、螺旋輸送機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)。各

53、自的作用也不相同，因此需要選擇合適的電機(jī)尤為重要。</p><p>　　因?yàn)榉峙淦鞯墓δ苁乔袚Q各個(gè)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(diǎn)。而步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作特點(diǎn)是每次收到一個(gè)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)按照系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置好的某個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)精確的角度，其旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是精確地以依次以一個(gè)步距角的距離一段一段地轉(zhuǎn)動(dòng)。因此選用DCH-30806型三相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)非常符合本系統(tǒng)的要求。</p>

54、<p>　　系統(tǒng)中提升機(jī)需要將飼料從地面輸送到儲(chǔ)料倉(cāng)頂部，所以選擇的電動(dòng)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(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。HNE30型提升機(jī)的提升量是32m3/h，物料最大效率為75%，符合快速供料的要求。</p><p>　　螺旋輸送機(jī)的作用是將從儲(chǔ)料倉(cāng)的兩個(gè)下料口下來(lái)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、密封性好、安裝維修方便、壽命長(zhǎng)和

55、確保快速均勻輸送的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　大部分餌料是顆粒狀或粉狀的，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5.56m3·min-1，排出壓力為49KPa，噴投飼料的最遠(yuǎn)距離能達(dá)25m。</p><p>　　2.7 自動(dòng)投喂系統(tǒng)電路原理</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的電路如圖2.6所示采用的是邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，系統(tǒng)

56、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)電路接入電路中的電壓源是380V的交流電流，通過(guò)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(gè)電氣設(shè)備正常工作時(shí)所要的接入電源。系統(tǒng)電路中通過(guò)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PLC控制器所需的接入電源是25V直流電流，其它步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所需的接入電源是25-65V直流電

57、流。電動(dòng)閥門中電動(dòng)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(diǎn)組成，羅茨風(fēng)機(jī)與熔斷器、繼電器和斷路器連接，氣動(dòng)閥門與變頻器、螺旋輸送機(jī)、繼電器連接。</p><p>　　提升機(jī)電動(dòng)機(jī)和螺旋輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)是分別由中間接觸繼電器KM1和KM2這兩組不同的觸點(diǎn)來(lái)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(diǎn)來(lái)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

58、和KM6這兩2組不同的觸點(diǎn)來(lái)控制的。</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中使用變頻器來(lái)控制螺旋輸送電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的的旋轉(zhuǎn)速度，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(shí)，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(huì)自動(dòng)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/

59、O接口，用戶要選擇變頻器處于電壓模式或電流模式時(shí)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。 “非遠(yuǎn)程控制”模式時(shí)，可以通過(guò)操控?cái)?shù)字面板來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、旋轉(zhuǎn)的方向以及旋轉(zhuǎn)速度; 當(dāng)變頻器處于“遠(yuǎn)程控制”模式時(shí)，可以由與變頻器中輸入端口DI1相連接的由PLC提供的信號(hào)來(lái)控制螺旋輸送電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，還可以通

60、過(guò)與變頻器中輸入端口DI2及DI3相連接的由PLC提供的信號(hào)來(lái)控制螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的升和降。</p><p>　　圖2.6 自動(dòng)投喂系統(tǒng)電路圖</p><p>　　圖2.7變頻器控制原理圖</p><p><b>　　第三章程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)要求</p><p&g

61、t;　　自動(dòng)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(gè)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(shí)間點(diǎn)的調(diào)控、查看整個(gè)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(dòng)投喂機(jī)。在觸摸屏中投喂信息界面中會(huì)一一顯示出各個(gè)養(yǎng)殖池的投喂計(jì)劃和投喂任務(wù)已經(jīng)完成的進(jìn)度，當(dāng)自動(dòng)投喂系統(tǒng)開始進(jìn)行設(shè)定的投喂任務(wù)時(shí)，在界面上點(diǎn)擊相關(guān)圖標(biāo)就能顯示出目

62、前投餌任務(wù)的詳細(xì)信息。</p><p>　　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(gè)設(shè)備間的工作狀況，還可以在此界面中通過(guò)手動(dòng)來(lái)操控投喂系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)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(guò)程中詳細(xì)信息，比如有投喂時(shí)間、投喂的總飼料量和投喂飼料的類型。在設(shè)

63、置自動(dòng)投喂系統(tǒng)中的重要參數(shù)的PLC控制程序時(shí)，選定投喂計(jì)劃中的所需投喂時(shí)間點(diǎn)、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)置的投喂任務(wù)，自動(dòng)投喂系統(tǒng)就會(huì)精確準(zhǔn)時(shí)地在用戶設(shè)置好的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)完成系統(tǒng)中的投喂任務(wù)。</p><p>　　3.2程序設(shè)計(jì)的流程</p><p>　　依據(jù)研究中已經(jīng)設(shè)計(jì)好的自動(dòng)投喂系統(tǒng)的控制流程和合理的邏輯控制技術(shù)，在STEP 7 MicroWIN軟件平臺(tái)上

64、結(jié)合設(shè)計(jì)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(yǔ)句表。</p><p>　　依據(jù)自動(dòng)投喂系統(tǒng)中所有的控制功能來(lái)把整個(gè)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(gè)編程。</p><p>　　系統(tǒng)中的主要程序通常要運(yùn)行的任務(wù)是轉(zhuǎn)

65、換手動(dòng)和自動(dòng)這兩種投喂模式以及調(diào)節(jié)各個(gè)功能子模塊的程序在嵌入主要程序過(guò)程中的先后順序等。而各個(gè)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(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)和停止、提升機(jī)供料、羅茨風(fēng)機(jī)和氣動(dòng)閥門的啟停、分配器中各個(gè)輸送管道的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和自動(dòng)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(jì)算和記錄系統(tǒng)在投喂時(shí)間段內(nèi)投喂的次數(shù)，檢測(cè)系統(tǒng)工作中的狀態(tài)和出錯(cuò)警示程序等。</p><p>　　3.3 程序語(yǔ)言編程<

66、;/p><p>　　3.3.1 時(shí)鐘讀寫和電機(jī)啟動(dòng)</p><p>　　因?yàn)槲鏖T子S7-226型PLC自帶系統(tǒng)時(shí)間，所以通過(guò)編程PLC程序就可以完成投餌時(shí)鐘和日期的設(shè)置和讀取。用戶在計(jì)算機(jī)或觸摸屏上設(shè)定投餌的時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定時(shí)間點(diǎn)時(shí)PLC就會(huì)讓指定點(diǎn)接通，從而開啟投餌任務(wù)，控制投餌機(jī)完成一系列設(shè)定好的投餌工作。</p><p>　　如圖所示，PLC讀取系統(tǒng)中的時(shí)間并于用

67、戶所設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)讀取時(shí)間與設(shè)定時(shí)間相同時(shí)PLC啟動(dòng)控制電機(jī)的繼電器，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電機(jī)的啟動(dòng)。系統(tǒng)程序的梯形圖如圖3.1所示。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p><b>　　(c)</b></p><p&

68、gt;<b>　　(d)</b></p><p><b>　?。╡）</b></p><p><b>　?。╢）</b></p><p><b>　　(g)</b></p><p>　　圖3.1 讀取系統(tǒng)時(shí)間的梯形圖</p><p>

69、;　　3.3.2系統(tǒng)風(fēng)壓的控制</p><p>　　投喂系統(tǒng)中高速風(fēng)流的壓力的控制分別是由電動(dòng)閥門的啟動(dòng)和加速室來(lái)完成的。電動(dòng)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 N·M。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到輸送管道中的風(fēng)壓超出承受范圍時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)開啟電動(dòng)閥門和關(guān)閉加速室來(lái)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)關(guān)閉電動(dòng)閥門和啟動(dòng)加速室來(lái)防止管道中的壓力泄漏。P

70、LC控制器調(diào)控系統(tǒng)中電動(dòng)閥門的程序語(yǔ)句表如下:</p><p>　　LD I0.5 閥門限位</p><p>　　O Q2.0 閥開</p><p>　　R Q2.1 閥關(guān)</p><p>　　LD I0.4 閥開限位</p><p>

71、　　O Q2.1 閥關(guān)</p><p>　　R Q2.0 閥開</p><p>　　LD M0.2 投餌狀態(tài)</p><p>　　A Q0.3 風(fēng)機(jī)</p><p>　　AN I0.5 閥關(guān)限位</p><p>　

72、　AN Q2.0 閥開</p><p>　　S Q2.1 閥關(guān)</p><p><b>　　3.3.3供料控制</b></p><p>　　輸送飼料選用提升機(jī)來(lái)完成，儲(chǔ)料倉(cāng)中飼料量的有無(wú)通過(guò)料位以來(lái)檢測(cè)。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(chǔ)料倉(cāng)的一上一下兩個(gè)合適的方位，從而可以分別監(jiān)

73、測(cè)出儲(chǔ)料倉(cāng)中飼料的最大和最小存儲(chǔ)量，并將料位控制儀所檢測(cè)到的飼料容量信號(hào)通過(guò)與中間繼電器的連線再與PLC連接。當(dāng)儲(chǔ)料倉(cāng)中的飼料量低于最小存儲(chǔ)量時(shí)料位控制儀就會(huì)給PLC控制器發(fā)送某種信號(hào)，PLC控制器接受到信號(hào)后再啟動(dòng)提升機(jī)給儲(chǔ)料倉(cāng)供料。當(dāng)供料達(dá)到最大存儲(chǔ)量時(shí)，料位儀再次發(fā)送不同的信號(hào)給PLC，PLC根據(jù)信號(hào)所提供的信息，停止提升機(jī)的運(yùn)行[8]。系統(tǒng)的供料控制程序如下:</p><p>　　LD I0

74、.3</p><p>　　A I0.2</p><p>　　AN M0.6</p><p>　　S M0.5</p><p>　　LD M0.5</p><p>　　AN M8.2</p><p>　　TON

75、T45,VW1008</p><p>　　LD M0.5</p><p>　　AW<= T45,VW1008</p><p>　　S Q2.2</p><p>　　S Q2.4</p><p><b>　　NOT</b></p&g

76、t;<p>　　R Q2.2</p><p>　　R Q2.4</p><p>　　LD T45</p><p>　　= M8.1</p><p>　　LDN I0.2</p><p>　　R M0.5</p&

77、gt;<p>　　LDN M0.5</p><p>　　A M0.6</p><p>　　S Q2.3</p><p>　　S Q2.5</p><p><b>　　NOT</b></p><p>　　R Q

78、2.3</p><p>　　R Q2.5</p><p>　　3.3.4投餌量的控制</p><p>　　自動(dòng)投喂系統(tǒng)中每次、不同養(yǎng)殖池的投餌量是通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)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(dòng)投喂系統(tǒng)選用的螺旋輸送機(jī)的型號(hào)為已經(jīng)確定，其投喂飼料量的多少可以按下式計(jì)算:</p><p>　　G=

79、0.06V·N·Y·R·K (t/h)</p><p>　　公式中V是螺旋輸送機(jī)輸送飼料時(shí)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(shí)取Y=0.9，是粉狀時(shí)取Y=0.3-0.4)；R是飼料容量（t/m）；K是修正系數(shù)（一般取K=0.7-0.8）。</p><p>　　螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是由西門

80、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(dòng)的速度，以此來(lái)精確地控制自動(dòng)投喂系統(tǒng)的投喂量。系統(tǒng)的控制變頻器的程序如下：</p><p>　　LD I0.4</p><p>　　AN T37</p><p>　　TON

81、 T37，600</p><p>　　LD T37</p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　O I0.1</p><p>　　O C21</p><p>　　CTU C21,60</p><p>

82、;　　LD C21</p><p>　　LD SM0.1</p><p>　　O I0.1</p><p>　　CTU C22,10</p><p>　　LD C22</p><p>　　A T37</p><p&

83、gt;　　LD SM0.1</p><p>　　O I0.1</p><p>　　CTU C23,30</p><p>　　LD C23</p><p>　　= Q0.0</p><p>　　3.3.5 分配器切換控制</p><

84、;p>　　由羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高壓空氣流混和飼料后經(jīng)加速室加速進(jìn)入分配器中，系統(tǒng)通過(guò)控制分配器中的步進(jìn)電機(jī)，從而帶動(dòng)分配器中的支撐架上的S形輸料管旋轉(zhuǎn)，并精確地使S形輸料管與其中一個(gè)出料口相連通，從而實(shí)現(xiàn)不同輸料管道之間的相互轉(zhuǎn)換。要實(shí)現(xiàn)輸料管道與出料口實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，從而確保飼料能全部輸送出去并維持整個(gè)系統(tǒng)的氣密性，S形輸料管的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要相當(dāng)精確。</p><p>　　應(yīng)此該系統(tǒng)選取了DCH-30806型步

85、進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。PLC控制系統(tǒng)不僅能夠以發(fā)送給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)出的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制電機(jī)的總旋轉(zhuǎn)角度量，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)精確定位的控制目的，還能夠通過(guò)操控發(fā)送給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的脈沖頻率來(lái)調(diào)控其工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度和加速度實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高旋轉(zhuǎn)速度是200步/r，其步距角為2度。因此，PLC控制器每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，S型輸料管就會(huì)旋轉(zhuǎn)2度，從而使分配器可以擁有非常高的驅(qū)動(dòng)對(duì)接精度。</p><p>　　

86、PLC控制器根據(jù)設(shè)定的投喂任務(wù)計(jì)算出應(yīng)該發(fā)送給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)的脈沖信號(hào)數(shù)量和脈沖頻率，通過(guò)控制步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和角度，從而達(dá)到控制分配器精確的定位的目的。PLC控制程序如下:</p><p>　　LD M0.3 步進(jìn)到位</p><p>　　MOVW VW822, ACO 口標(biāo)位置</p><p>　　LD

87、 M0. 3 步進(jìn)到位</p><p>　　AW< VW822, VW820 口標(biāo)和當(dāng)前位置</p><p>　　+I 12, ACO</p><p>　　LD M0. 3 步進(jìn)到位 </p><p>　　-I VW820, ACO

88、 當(dāng)前位置</p><p>　　LD M0. 3 步進(jìn)到位</p><p>　　ITB ACO， VB800 步進(jìn)距離</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本文研究基于PLC控制系統(tǒng)的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)，主要從設(shè)計(jì)原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型、軟

89、件設(shè)計(jì)等方面展開了以下幾點(diǎn)工作：</p><p>　　(1)論文首先分析了國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)度，對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)投喂系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)與控制上進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，例如將分別基于PLC控制器與基于單片機(jī)控制器的自動(dòng)投喂系統(tǒng)的進(jìn)行整體對(duì)比，發(fā)現(xiàn)PLC控制器性能更為優(yōu)良。在繼承以往研究發(fā)明優(yōu)點(diǎn)并擯棄缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)今自動(dòng)投喂系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題和不足進(jìn)行解決與創(chuàng)新，故設(shè)計(jì)了基于PLC控制的水產(chǎn)自動(dòng)投喂系統(tǒng)。</p&

90、gt;<p>　　(2)本文系統(tǒng)而又詳細(xì)地研究了自動(dòng)投餌系統(tǒng)工作原理和系統(tǒng)控制原理，通過(guò)繪圖軟件繪畫出自動(dòng)投餌系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。再結(jié)合PLC控制電路原理，從而設(shè)計(jì)出一套符合投喂要求的PLC控制系統(tǒng)工作流程。</p><p>　　(3)在STEP 7 MicroWIN軟件平臺(tái)上編寫符合自動(dòng)投餌系統(tǒng)工作要求的PLC程序梯形圖或者直接編寫程序語(yǔ)句表，通過(guò)各個(gè)PLC程序控制各個(gè)電機(jī)的定時(shí)啟動(dòng)和停止，從而達(dá)到精

91、確投餌的目的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[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(dòng)控制系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究. 2006(02)</p><p>　　[2] 王志勇,諶志新,江濤. 集中式自動(dòng)投餌系統(tǒng)的研制[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化. 2011(01)</p>&

92、lt;p>　　[3] 王志勇,諶志新,江濤,郭根喜. 標(biāo)準(zhǔn)化池塘養(yǎng)殖自動(dòng)投餌系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2010(08)</p><p>　　[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(dòng)投餌系統(tǒng)[J]. 南方水產(chǎn)科學(xué). 2011(04) </p><p>　　[5] 張惠娣,汪昌固,王賢成. 基于無(wú)線通信和PLC的網(wǎng)箱自動(dòng)投餌系統(tǒng)

93、設(shè)計(jì)[J]. 控制工程. 2014(04) </p><p>　　[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) 2014</p><p>　　[7] 田應(yīng)平,楊興,周路,張龍濤. 工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué). 2010(05) </p><p>　　[8] 焦仁育. 投餌機(jī)下料機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀分析[J].

94、 河南水產(chǎn). 2011(01)</p><p>　　[9] 戚翠戰(zhàn),韓世成,曹廣斌,周煊亦,蔣樹義,陳中祥. 魚類循環(huán)水養(yǎng)殖水處理中的臭氧濃度PID控制[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化. 2014(02)</p><p>　　[10] 虞宗敢,歐陽(yáng)杰,周榮,張敬峰,沈建. 機(jī)械式殼肉分離加工河蟹的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技. 2012(12)</p><p>　　[11

95、] 宋協(xié)法. 網(wǎng)箱養(yǎng)殖配套設(shè)備的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 中國(guó)海洋大學(xué) 2006</p><p>　　[12] Fernando D. Von Borstel, Jaime Suárez, Edgar de laRosa, Joaquín Gutiérrez, (2013),“Feeding and watermonitoring robot in aquaculture gre

96、enhouse”, Industrial Robot: An International Journal, Vol. 40 Iss: 1 pp. 10－19.</p><p>　　[13] 李權(quán)昆.世界海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與啟示[fJl.世界農(nóng)業(yè)，2012, (396): 9-12</p><p>　　[14] 郭根喜,莊保陸,王良運(yùn),胡昱,黃小華,陶啟友. 基于PLC的遠(yuǎn)程氣力輸送自

97、動(dòng)投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 南方水產(chǎn). 2008(06)</p><p>　　[15] ShoIto, Takeshi Kinoshita, Daisuke Kitazawa, etc.Hydrodod-ynamic Forcesand MotionResponse of Feeding Platformand Seacages[R]. Estoril, Portugal: ASME, June 15-

98、20,2008.</p><p>　　[16] Tomoyuki Tsunoda, Daisuke Kitazawa, Takeshi Kinoshita etc. Concept of an OffshoreAquaculture System with an Automated Feeding Platform[R].Portugal: The University Tokyo，2008.</p>

99、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　又是一季木蘭花開之時(shí)，亦是四年大學(xué)畢業(yè)之時(shí)。在這即將結(jié)</p><p>　　束的時(shí)候，很榮幸選了尹老師的課題作為畢業(yè)論文。在這既不長(zhǎng)也不</p><p>　　短的四個(gè)月內(nèi)，經(jīng)歷了從刻板的學(xué)知識(shí)，到自我主動(dòng)意識(shí)的自覺(jué)補(bǔ)充</p><p>　　知識(shí)的轉(zhuǎn)變。

100、在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后的好奇之心，到解決問(wèn)題時(shí)種種的突發(fā)偶</p><p>　　然，忠心的謝謝尹老師給予我開題答辯之前的指導(dǎo)，更深深的感謝</p><p>　　開題報(bào)告之時(shí)諸位老師給予的寶貴意見(jiàn)，讓我不斷尋求設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)。</p><p>　　專業(yè)能力的提升主要來(lái)自于實(shí)際項(xiàng)目的操作，課程作業(yè)畢竟只是</p><p>　　停留在幻想的階段，離實(shí)際操

101、作還有很大的距離，只有在軟件中設(shè)計(jì)</p><p>　　出仿真的作品，或把紙上的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品，才能真正檢</p><p><b>　　驗(yàn)自己的實(shí)力。</b></p><p>　　作品的設(shè)計(jì)是讓人類獲得各種更有價(jià)值，更有品質(zhì)的生存形式，</p><p>　　讓生活更加簡(jiǎn)單、舒適、自然、有效率。這是設(shè)計(jì)的終極目的

102、。我覺(jué)</p><p>　　得好的設(shè)計(jì)是以實(shí)用性為初心，以人文情懷為始終。謝謝同學(xué)給予我部分的協(xié)助和支持。更感謝尹老師的整體格局定調(diào)。</p><p>　　本論文是在尹老師的精心指導(dǎo)與嚴(yán)格督促下完成的。在論文的選題過(guò)程中，尹老師對(duì)我的興趣給予了我極大的支持，在論文的撰寫時(shí)也給予很多的幫助和指導(dǎo)。她嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神、淵博的知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我受益匪淺，這也將會(huì)成為我今后生活中的一筆寶貴財(cái)

103、富。因?yàn)檫@種精神在生活與學(xué)習(xí)上都是成功的必備的要素之一。在此，忠心的祝福，我的同學(xué)們，天天開心，畢業(yè)快樂(lè)；我的朋友們，大展宏圖，心想事成；更祝愿我的老師們，身體健康，闔家歡樂(lè)。我的家人們，對(duì)我無(wú)限的希冀與默默的關(guān)懷，致以誠(chéng)摯的感謝。</p><p>　　The application of expert system in aquaculture in monitoring and control</p&g

104、t;<p>　　David D. Harris,Feng Zhang,Peter H. Sydenham</p><p>　　Abstract when any measurement tasks close to the required academic point of view, we find that, the subject usually contains a series of d

105、ata, and this subject is interpreted as a set of control language. The application is now in the measurement and control of water quality, is the basis for healthy breeding of fish. It is said before the base of control,

106、 to provide real-time measurement data, to ensure the health of the fish is very important in the.</p><p>　　The application of simplified computer expert system as the basis of control, in order to carry out

107、 real-time monitoring and control. This article discusses the basis for the development of the computer, the distributed monitoring and the establishment of expert control system. This system integrates heuristic and rea

108、l-time changing knowledge, enhance the foundation of automatic decision making.</p><p>　　This system is an important characteristic of Zheng, using only simple computer skills, directly through the founder o

109、f visiting expert system, rules of application and the operating system can change. And allow the strange user, to simplify the design and operation of the sensor through the construction of "sensor knowledge",