基于PLC的禽舍环境控制系统设计

1、绪论1.1 研究背景建国以来,特别是改革开放以来,我国畜牧业持续高速发展,畜牧业产值在农业总产值中的比重已由1978年的7%提高到目前的30%左右,四川、吉林、北京、上海等省市己超过40%。畜牧业已经成为我国农业和农村经济中最有活力的增长点和最主要的支柱产业,也是农民经济收入的主要来源之一123。禽舍养殖是我国农业发展战略的重要组成部分,规模化、集约化是我国现代化禽类养殖未来的发展方向。我国的禽类养殖越来越向着规模化,集约化进行发展。4我国是畜禽养殖大国,禽蛋产量位居世界第一,然而我国目前的禽蛋产品在食品安全和卫生质量方面却处于劣势。随着禽流感等疾病的不断增加,尤其是H5N1型高致病性禽流感的

2、出现,让人们清醒地意识到,家禽养殖已不再是单纯地涉及经济利益,而且也关系着人类自身的健康及生命安全。因此,给禽舍环境提出了更高的要求。由于禽舍环境复杂、系统庞大,存在高度的非线性、时变和多变量耦合等特性,使得许多常规的检测手段和控制方法不能满足要求。因此,研究一套具有智能检测功能的禽舍环境测控系统,以及禽舍环境参数的智能控制方法具有重要的理论意义和应用价值。基于PLC的禽舍环境控制系统设计就是在这种背景下提出的。禽舍的环境是与禽类的身体健康是嘻嘻相关的。因此,对禽舍温度和湿度的控制调节能大幅度的提升禽类出品的卫生水平。提高禽类的生长发育能力,因此,对禽舍内环境和气象因子的有效控制是家禽伺养管理

3、中最根本的问题。家禽的生存需要具备一定的环境条件,适当的温度、湿度、光照以及良好的空气质量是提高其存活率、产蛋率、增重速度和健康活性等生产性能的关键因素56。1.2 同类别设计研究状况1.2.1国内发展状况：中国的经济禽类养殖虽然起步较晚,但呈现出快速发展,长足进步的良好势头。就养殖的品种而言,由于经济动物概念中,决定是否为经济动物的三大特征：经济价值较大、一定驯化程度、一定野性均为定性、模糊指标,因此对有些动物是否是经济动物,存在分歧,因此,经济动物养殖品种数目迄今处于众说纷纭状况,笔者认为有50-60种,而经济禽类养殖居各类之首,有20种左右；从养殖的规模类型看。具有多样性,有个体庭院养殖

4、、建场(公司)小规模养殖、较大规模趋于集约养殖等多种形式,且养殖场(公司)总体数量逐年递增,不少公司的养殖规模在逐渐扩大,提升,从养殖分布范围来讲,遍及全国31个省市。投资盲目就目前国内养殖情况而定,有许多人已然通过规模式的养殖获得了成功,取得了很好的收益。但也有不少人见别人成功了,就盲目投资,想着一夜暴富。然而结果却是恰好相反,他们不但没有取得收益反而有所亏损甚至面临倒闭和家破人亡的尴尬局面。养殖产业风险大、利润高、投资高。所以投资养殖产业的业主一定要考察好市场,并且具有一定的专业技术水准。禁忌盲目追风。规模偏小,布局混乱中国的经济禽类养殖就目前而言,绝大多数规模偏小,有的甚至利用自己的庭院

5、进行养殖,这种小规模养殖,虽能为经济实力不大者投资致富提供机遇,也有利于地方资源( 养殖空间和食物资源) 的充分开发利用,有利于解决部分人就业问题和一些上班族增加家庭经济收入等问题。就目前的情况来看,这种小规模的养殖情况虽然一定程度上缓解了一些就业问题,但对整个的国家养殖规划并没有好的推进作用。技术含量低中国的禽类养殖,与西方大多数国家和一些东南亚国家相比,存在很明显的技术落后问题。这不仅体现在产品的养殖技术上,还体现在产品的加工和产品的单一性质上。由于有好多的资源未被利用。养殖的经济效益不高,体现太明显。监督、法律不健全由于中国禽类养殖起步较晚,养殖技术落后,管理方面也体现出来了好多的弊端。

6、与发达国家相比,在监督、管理、法律、法规等方面仍处于不健全的的地步。1.2.2国外情况国外禽类养殖起步较早,对于这方面的法律比较健全。最重要的是国外特别是发达国家的可以总体比国内领先许多。在禽类养殖方面也有明显的技术支持。早在20世纪50年代,美国首先研究开发并推广应用了规模化、机械化、工厂化和集约化的现代养禽新工艺模式。美国在禽舍建筑反面比我国至少领先了30年78。1.3 主要研究任务和难点1.3.1研究的主要任务：PLC程序的设计触摸屏程序的设计外部接线图的连接温度传感器的连接外部线路设计关于温控系统的调试1.3.2研究的难点：温度传感器温度的采集利用触摸屏对温度上下限的设置进行温度的补偿

7、2系统的总体方案设计禽舍环境的控制主要包括温度和湿度的控制,另外有害气体也是导致禽类致病的重要因素。硫化氢和二氧化碳的浓度会间接影响禽舍内温度的高低,所以我在设计中没有涉及到用制冷机降温,而是采用风机降温,尽量贴切自然。由于实验器材的因素,实际中我只能做了温度的控制。湿度和有害气体的检测及控制暂时没有涉及,但是原理是一样的。2.1设计目标 本系统设计一套能够根据检测禽舍内温度并且能自动控制在一定范围内的系统。2.1.1逻辑流程图图2.1 逻辑流程图2.1.2程序流程图图2.2 程序流程图基于PLC的禽舍环境控制系统,是利用湿度、温度、有害气体浓度等各种传感器,检测出禽舍环境中不利于禽类生长发育

8、的因素,通过PLC经过处理分析,与适宜的环境因素进行匹配。从而通过一系列的工作对禽舍环境进行处理,将其改造为有利于禽类生长的环境条件。本系统能够对不同型号的传感器进行非优秀条件补偿,对不同的不利环境做出不同的动作。 2.2 可编程控制器选择方案方案一：采用国外品牌。国外常用的可编程控制器有西门子、三菱、欧姆龙。这些可编程控制器功能强大,工作稳定。相对技术比较成熟,相对应扩展模块比较齐全,价钱较高I/O点数较多,编写程序时还可以进行程序注释。大多数国外的PLC都带矩阵功能和自我诊断功能等其他特殊功能。市场占有率比较高。方案二：采用国内品牌。国内生产的可编程控制器没有那么多齐全的功能,但是价钱较低

9、,性价比相对较高。国内生产的PLC,自身所带的配置没有那么深入,精度不是太高,并且存在某些功能上的缺陷。市场占有率比较低。综上考虑,由于禽舍工作环境不是很恶劣,对可编程控制器的要求不是很高。本设计做的温控系统对I/O点数需求不是很高。另外本系统所需的特殊功能不是很多。所以选择了国产的xinje可编程控制器。2.3系统的设计要求本系统的设计完全是在Win7 pc客户端上进行的。对于外观数据可视化平台是才用了型号为TH765-MT的触摸屏。对于触摸屏的软件编程采用的是最新版的TouchWin编程软件。为了减小开支,仅为了证实本设计的可行性,我选取了点数较少的xinje XC3-24R-E的可编程控

10、制器。可编程控制器的编程软件采用的是“XC系列编程工具”由于原理是一样的,本系统只做了温度控制这一方面。其余的湿度控制和有害气体浓度的控制都可以引用温度控制的原理。本系统的温度控制精度要求为0.1度。通过触摸屏对PLC的调节为0.1度,现实与测试的温差通过多次试验数据来确定,并且通过编写程序来实现温度补偿。由于湿度和有害气体浓度没有做,这个就根据选材的湿度传感器和有害气体浓度传感器来决定。2.4系统的设计方案本系统是以xinje XC系列的可编程控制器为核心的温控系统,选取的相应硬件也是围绕xinje系列来选取的。通过温度传感器来采样禽舍内的实时温度,然后通过A/D转换器将采取的温度信号转换成

11、数字量,经过可编程控制器将处理过的数据显示在可视触摸屏上,并且通过触摸屏可以调节需要的温度范围。温度精度为0.1。由于采用的温度传感器与电阻有关,接线的接触不良可以影响到温度的采集结果,另外导线的长度和传感器的伸出距离可能导致采集的结果与实际不符,存在一定的误差。所以在触摸屏的编程设计中要加入温度补偿的界面,从而使该系统能够应对大多数的复杂情况。并且更能适应不同地域的环境。2.5 程序设计2.5.1可编程控制器程序设计可编程控制器作为整个系统的大脑、核心部件,它的主要任务是对外部数据进行处理、分析,从而对其所控制的元器件下达行动命令。由于IO口较多的可编程控制器成本相对较高,所以采用了XC3-

12、24R-E的可编程控制器。实现与触摸屏的相互通讯,以及对传感器的信息采集,和对风机、加热棒的输出控制。2.5.2触摸屏的程序设计：触摸屏需要和可编程控制器建立双向通讯。可编程控制器将实时数据传输到触摸屏上显示出来,触摸屏通过程序修改可编程控制器的一些限制因素。并且可以通过触摸屏来对可编程控制器的内部数据进行修改。2.6加热方案的选取方案一：现在国内现存的大多数温度控制系统都是用PID调节技术。图2.3 PID流程示意图PID调节是闭环的控制方法。所以在PID调节的系统中必须得有闭环硬件系统。在温度控制系统中用来反馈的硬件就是温度传感器。9将PID依次分开就是比例、积分、微分控制算法。其实在温控

13、系统中也并不是所有的控制方法都用上了,到目前为止我接触到的大都是P调节,也就是积分调节。现在简单的分析一下他们的区别。比例,体现的是系统的当前偏差值,优点是可以提升调节的效率并且减少误差,但它存在的问题就是,如果设定的比例值过大,就会造成相反的效果,系统变得不稳定。积分,体现的是系统累计偏差,总体来说就是使系统达到完美无误差的条件,只要有误差就会调节。直至完美。不可单独使用。微分,微分大家都知道是体现变化率的,在这里微分的作用是可以提前判断温度变化的趋势。捕捉到变化趋势就可以超前调节,在误差还没有出现之前就消灭在萌芽中。微分的缺点就是抗干扰性比较差,不可单独使用。公式；在公式中Kp,Ti,Td

14、都是设定的PID控制算法的关键数值,这几个数值不能随便设定。并且这几个数值的要经过试验的反复调试来确定。但是由于本温度系统是要给大众化的普及,不同地点、不同种类的养殖都不会采用相同的数值,因此这是PID调节的一大弊端。Kp比例放大系数Ti积分时间Td微分时间 (公式1-1) (公式1-2) (公式1-3)方案二：正常调节在这种调节中,不采用任何算法公式,只是设定一定的温度范围,在禽舍室温低于设定温度时就启动加热器加热。当禽舍温度高于设定值时就启动风机或湿帘。来降低禽舍温度。最终方案选取,我选择的是方案二。以上的方案介绍中我们看到了PID调节。从中我们也发现了许多的问题。一方面我们的系统是面对大

15、众化的,当然我们也希望系统成型后可以销往各个地方。一个系统最主要的就是操作简单方便,如果用PID调节系统的话不同的用户对于不同的环境和不同的禽类养殖来设定不同的微分时间、积分时间和放大系数值。就这一方面就有可能导致某些用户没法准确的设定好。另一方面,采用PID调节的系统对可编程控制器也有特殊的要求,必须要是晶体管输出型的可编程控制器。另外PID输出的一个周期大多数都采用的是两秒。所以还要随输出配置一个变频器。若不配置变频器,一般的继电器反应速度没这么快,即使有这么快也会有比较长的延时时间,这对PID调节就完全失去作用和优势了。加上变频器就无疑大幅度提高了系统成本。高频率的工作也会降低加热器以及

16、制冷器的寿命。所以综上所述。方案二无疑的最适合的控温方案。PID算法流程图如下图2.4 PID流程算法流程图3系统硬件性及机介绍一个系统的好坏,很大程度上是取决于硬件的质量。在这里我就我所做的温度控制系统来给大家介绍一下我所用到的硬件,由于只是温度控制。所以我没有介绍湿度传感器和有害气体浓度控制的那一部分硬件介绍。还有最终做出来的系统由于没有最终做出风机和加热棒,所以这里也没有介绍。另外我认为那些都比较浅显易懂,所以没有介绍的必要,在试验中也没有必要装上那些大件。3.1可编程控制器3.1.1基本功能介绍XC系列PLC具备充实的基本功能和多种特殊功能,各个子系列由于面向的应用场合不同,提供能也不

17、尽相同。XC系列可编程控制器基本处理指令扫描时间0.20.5us,10000 步 5ms,程序容量高达256K。基本单元一般可支持7个不同种类、型号的扩展模块和1个扩展 BD 板。XC系列PLC的6个子系列, 具备不同规格的内部资源数目,以适应不同场合的需求。资源量最多可达1024点；流程S、8768点；中间继电器M、544点；输入继电器X、544点；输出继电器Y、640点；定时器T、640点；计数器C、9024点；数据寄存器D、7152点。除具备基本的顺序控制、数据的传送和比较、四则运算、数据的循环和移位,还支持脉冲输出、高速计数、中断、PID 等特殊指令。另外XC系列可编程控制器可置内部时

18、钟,用于时间控制。其拥有小巧的外形,安装方便,导轨螺丝两种方式任选。3.1.2系统构成XC系列PLC的基本配置包括基本单元、扩展BD模块、人机界面、扩展模块、网络模块、编程软件以及变频器。XC系列的基本单元一般配备两个通讯口。原则上2个通讯口都可用于编程下载、通讯。需要注意的是,不可同时修改2个通讯口的通讯参数,否则将无法再用于编程下载。另外通讯口2具备RS232和RS485两种接口模式,但通讯口2不能同时使用这2中模式,也就是说,任何时候,通讯头2只能用于一种接口模式。图3.1 通讯头区别图3.2 PLC两个通讯口引脚定义3.1.3电源规格及接线方法XC系列可编程控制器分为两种电源规格分为A

19、C电源型和DC电源型。PLC本身对外可以提供24V电源,其中本体I/O 点数在24以下（不包括24点）的可以对外提供200mA电流；本体I/O点数在24点以上（包括24点）可以对外提供400mA电流。图3.3 内部电源电路图基本单元的输入信号电压为DC24V10%,输入信号电流为7mA/DC24V,输入ON电流为4.5mA 以上,输入OFF电流为1.5mA 以下,输入相应时间约10ms,输入信号形式为接点输入或NPN开集电极晶体管,电路绝缘为光电耦合绝缘,输入动作显示为输入为ON时LED灯亮。图3.4 基本单元输入电路基本单元的输出类型分为继电器输出和普通晶体管输出,我们用的PLC为普通晶体管

20、输出类型的外部电源为DC530V以下,电路绝缘为光耦绝缘,动作指示为LED 指示灯,最大负载中阻性负载为0.5A,感性负载为8W/DC24V,灯负载为1.5W/DC24V,最小负载为DC5V 2mA,响应时间OFFON为0.2ms以下,ONOFF为0.2ms以下。图3.5 基本单元输出电路3.2 BD扩展模块由于只做了温控系统,为了减少成本我选取了XC-2AD2PT-BD的扩展模块。这款扩展模块是14位高精度模拟量输入。2通道电压010V、05V 可选模拟量输入,2 通道温度模拟量输入。具有铂金测温电阻体（Pt100 2 线式）温度传感器用模拟输入。 图3.6 扩展模块规格扩展BD模块的安装方

21、法：打开PLC左侧扩展板顶盖,然后对准阵脚安装上去,并用螺丝固定住,再盖好扩展板顶盖就安装完成了。在硬件安装完成后要对软件进行安装到本体上,首先要通过XCPPro软件进行联机,在“PLC设置”菜单中选择“BD板设置”在“BD设置”中选择“其他BD”,勾选相应的BD板型号,并在右侧对BD板进行基本设置,最后下载用户程序即可。接线图图3.7 BD扩展模块接线图3.3 PT100温度传感器PT100是一个温度传感器,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200至650的范围。电阻式温度检测器是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟着上

22、升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测其实以金属做成的,其中以铂金做成的电阻式温度检测器,最为稳定耐酸碱、不会变质、相当线性等,最受工业界采用101112。PT100温度感测器是一种以铂金做成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro（1+T）其中=0.00392,Ro为在100欧姆,T为摄氏温度因此铂金做成的电阻式温度检测器,又称为PT100。Vo=2.55mA*100（1+0.00392T）=0.255+T/1000。13测量Vo时,不可分出任何电流,否则量测不会很准。电路分析由于一般电源供应较多零件后,

23、电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,由于7.2V齐纳二极体的作用,使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V,靠5K可变电阻的调整可决定电晶体的射（集极）极电流,而我们需将集极电流调为2.55mA,使得量测电压为0.255+T/1000。其后的非反向放大器,输入电阻几乎无限大,同时又放大10倍,使得运算放大器输出为2.55+T/100。6V齐纳二极体的作用入7.2V齐纳二极体的作用,我们利用它调出电压也为2.55V。其后差动放大器的输出为Vo=10（V2-V1）=10（2.55+T/100-2.55）=T/10,如果现在室温为25,则输出电压为2.5V13。PT100铂电阻传

24、感器有三条引线,可用A、B、C来表示。A与B或C之间的阻值常温下在110欧左右,B与C之间为0欧,B与C在内部是直通的,原则上是B与C没有区别。图3.8 PT100电路3.4 触摸屏信捷TH系列人机界面不仅拥有语言、字体等编辑选择性,数据显示、监控警报等功能完善性等性能特点,更以65536色带来全新的视觉享受。其大容量数据备份功能,友好用户界面管理等优势将为工业系统提供更为完美的人性化解决方案。图3.9 触摸屏结构图触摸屏接口用法：拨码开关：用于强制下载、触控校准等。在特殊环境下,人机界面程序无法顺利下载或在下载完成后,人机界面画面无法正常显示等情况下,可以将TH人机界面处于断电状态,将拨码开

25、关第2位开关拨至ON状态。然后将TH人机界面上电,连接USB下载电缆,下载画面程序；完成后,将2号开关拨至OFF,重新上电,画面正常显示。COM1通讯口（Download口）：支持RS232/RS485通讯,扩展口是RS485。COM2通讯口（PLC口）：支持RS232/RS485/RS422通讯。TH系列人机界面Download口与PLC口通讯接口主要具有这些功能。Download口支持与微型打印机想来,支持与PLC、变频器、仪表等设备通讯。PLC口支持与PLC、变频器、仪表等设备通讯。Download通讯口引脚图如下：图3.10 Download通讯口引脚定义图图3.11 PLC通讯口引脚

26、定义图USB-A接口：可插入U盘存储数据。USB-B接口：连接USB线上/下载程序。4控制系统的设计为了制造一个稳定的环境控制系统,在试验过程中遇到过很多的问题。为了给整个禽舍提供一个几乎恒温的系统在软件方面我也用过组态调试过。4.1可编程控制器的硬件连线及设计XC系列可编程控制器的输入输出继电器全部以八进制来进行编址,PLC的输入端子用于接收外部信号的输入,而输入继电器则是PLC内部与输入端子相连的一种光绝缘的电子继电器。输入继电器具有无数的常开触点与常闭触点,它们可被随意使用。没有与外设实连的输入继电器可作为快速内部继电器使用。输出继电器与输入继电器是一样的。图4.1 PLC功能图4.2

27、执行时序输入处理：外部信号从输入端子接入,PLC在执行程序前,首先将输入端子的ON/OFF状态读取到输入影像区。程序执行的过程,也是不断进行扫描的过程,在本次扫描未结束前,即使输入端子状态发生变化,映像区中的内容也保持不变,直到下一个扫描周期来临,变化才被写入。输出处理：当所有指令执行完毕,输出Y的映像区中的ON/OFF状态将被传送到输出锁存存储区,即是PLC的实际输出状态。PLC内的外部输出用触电,按照输出软件响应滞后时间动作。图4.3 整体设计思路图4.4 2通道温度采集由于是在自己PC机上编辑的软件,我电脑上没有DB9插头（孔）,所以需要买串口转USB的数据线。这要对其有所了解。图4.5

28、 编程电缆接线串口转换器：串口转换器是为RS-232/485/422到TCP/IP 之间完成数据转换的通讯接口转换器。通过作为服务器端,提供RS-232/485/422 HYPERLINK /view/105503.htm t _blank 终端串口与 HYPERLINK /subview/7729/7729.htm t _blank TCP/IP网络的数据双向 HYPERLINK /view/1309032.htm t _blank 透明传输,提供串口转网络功能,RS-232/485/422转网络的解决方案。可以让串口设备立即联接网络。目前使用的很多重要的设备仍然使用 HYPERLINK /

29、subview/1761306/1761306.htm t _blank RS-232接口 HYPERLINK /view/119481.htm t _blank 界面设计（如PC）,然而, HYPERLINK /subview/112004/112004.htm t _blank RS-232是 HYPERLINK /subview/1145124/17476502.htm t _blank 点对点的通信界面,不能实现多机之间互相通信,自身也限制了 HYPERLINK /view/497412.htm t _blank 设备间的传输距离（一般不超过15米）。由于RS-232的不足,为了克服限

30、制,串行接口转换器因运而生,实现RS-232设备到 HYPERLINK /subview/1940451/1940451.htm t _blank RS-422或 HYPERLINK /subview/542681/542681.htm t _blank RS-485多 HYPERLINK /view/47398.htm t _blank 节点网络的连接（RS-422支持10个节点,RS-485支持32个节点）,提高了 HYPERLINK /view/634861.htm t _blank 传输速率,传输距离也超过了1.2公里。内部集成,用户不需要对原有系统做任何修改。所有串口内置600W防雷

31、 。10/100M HYPERLINK /view/848.htm t _blank 以太网、自动侦测直连或 HYPERLINK /subview/90075/90075.htm t _blank 交叉线。可以同时支持多个连接14。4.2触摸屏的设计选择Download口通讯设备：首先我新建工程,在“设备/串口设备/下载口”选项,选择相应的PLC型号如下图4.6触摸屏软件串口选择图在已编辑的工程中,点击“文件/系统设置/设备/串口设备/下载口”可查看或者修改PLC通讯参数,建议不要直接切换PLC类型,若已切换PLC类型,请重新查看每个部件的地址、站号。通讯参数设置：首先,波特率、数据位、停止位

32、、校验和要和PLC保持一致。通讯延时时间用于一屏多机（即一个触摸屏的一个通讯口通过RS485连接多个PLC）,一般20左右。重复次数,默认为3,当连发3次命令,从机都没有应答,触摸屏认为是通讯失败,继续访问下个参数。一般对于Modbus 协议通讯,出现通讯不流畅时,可放置通讯标志位,查看通讯异常原因,画面中放置 4 个数据显示框,地址分别为：PLC 口通讯标志位：PSW70PSW73Download 口通讯标志位：PSW60PSW63扩展口通讯标志位：PSW80PSW83对应含义为：通讯成功次数、通讯失败次数、通讯超时次数、通讯数据出错次数。正常通讯时“通讯成功次数”一直累加。当“通讯数据出错

33、次数”累加,说明通讯协议不一致,需调整协议。图4.7 TH765的通讯接口4.3外部电路设计继电器是一种靠电磁感应工作的自动化电器开关。继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）,通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。15图4.8 继电器工作原理图由上图来介绍电磁继电器的工作原理及部件：电磁继电器的控制电路组成部件有电磁铁、低压电源、弹簧和衔铁组成。工作电路部分由触电、电动机（输出装置）和高压电源组成。电磁铁外部线圈得电,由于电磁效应,电磁铁产生强磁力,并将衔

34、铁吸下来,工作电路的触点闭合。形成闭合回路。工作电路工作（风机得电开始工作）。当禽舍温度回归到正常温度的时候,PLC外部输出中断即控制电路断开。电磁铁外部线圈失电,电磁铁失去吸力。这时候弹簧收缩将衔铁拉高进而使工作电路触点断开,风机停止工作。本系统以风机为例介绍。当温度传感器检测到禽舍温度高于设定的温度上限时,PLC的输出端输出低电压,与电磁继电器的低电压原相连,当输出低电压时,为了防止系统被干扰,所以在继电器上要加上隔离,因为继电器两触点闭合的时候,两边电压比较大,会产生较大的电动势。可能影响到别的板路。所以在两端加光耦隔离。5控制系统软件程序的设计5.1可编程控制器软件程序的设计表5.1

35、I/O指令操作表Table 5.1 I/O instruction table输入输出点 代表意义X0 温度补偿设置X1 温度下限设置X2 温度下限设置清零X3 启动温控系统X4 温度上限设置X5 温度上限设置清零X6 设置-转换X7 设置+转换X10 湿度补偿设置X11 湿度下限设置X12 湿度下限设置清零X13 启动湿控系统X14 湿度上限设置X15 湿度上限设置清零Y0 启动加热器Y1 启动风机Y2 启动除湿器Y3 启动湿帘风机BD扩展板不占用I/O单元,转换的数值直接送入PLC寄存器,在程序中BD模块的温度采集程序为：图5.1 BD板信息采集电路指令语言：LDM8000 ：启动运行常O

36、N线圈MOVK250QD1003 ：将K250的数据传输到QD1003中MOVID1003D10 ：将ID1003的数据传输到D10中MOVID1007D11 ：将ID1007的数据传输到D11中对于整个温控和湿控系统的指令程序如下：LDX6 ORM7ANIX7OUTM7OUTM8238 ：系统“+”、“-”转换程序LDX4 ：启动计时器（温度上限）C301OUTC301K500 ：温度上限这里设置最高为50摄氏度LDX5RSTC301 ：将（温度上限）置为0LDX1 ：启动计时器（温度下限）C300OUTC300K500 ：温度下限这里设置最高为50摄氏度LDX2RSTC300 ：将（温度上

37、限）置为0LDX0OUTC302K200 ：温度补偿程序1LDX3 ：启动温控系统ORM1ANDM8000MCSOUTM1MOVC300D10MOVID1003D11MOVC301D12MOVC302D13 ：将温度的采集数据保存到各个寄存器SUBD11D13 ：温度补偿程序2LDD11D12OUTY1 ：对温度的比较输出程序MCRLDX14OUTC303K500 ：湿度上限设置程序LDX15RSTC303 ：湿度上限清零程序LDX11OUTC304K500 ：湿度下限设置程序LDX12RSTC304 ：湿度下限清零程序LDX10OUTC305K200 ：启动湿度补偿程序LDX13ORM1AN

38、DM8000 ：湿控程序启动并保持程序MCSOUTM1MOVC304D14MOVID1003D15MOVC301D16MOVC302D17 ：对外界湿度采集并保持到寄存器SUBD11D17LDD15D16OUTY3 ：对设置和采集的数据进行比较并输出相应指令MCREND5.2触摸屏软件程序的设计根据触摸屏的介绍和说明,建立新工程,进而建立新的用户界面。下面是我做的有关于温控的界面：图5.2 温控系统首界面这是首界面,当按下：“启动温控系统”按钮时,系统启动,上面界面显示当前的禽舍室温。左下和右下角两个指示灯分别表示风机和加热棒的工作时间。最上面的时间设置可以随便设定。按下“温度设置”按钮,画面

39、会切换到下个画面。图5.3 温度系统温度设置界面进入温度设置界面后,我们可以根据要求禽舍内利于禽类生长发育的最优温度段来设定一定的温度范围。温度精度为0.1摄氏度。如果由于电路和环境的因素导致当前测量的温度不是很准确,我们可以通过“温度补偿”来纠正一下。图5.4 温度系统温度补偿界面在本界面中,如果系统显示温度与现实世界温度有误差的话,误差是多少我们就反量输入多少数值。比如说测量温度是38度,但是实际温度只有24度,我们就可以从温度补偿界面中输入数值为-14。这样就得到与实际温度相符的温度值了。6结论大四的最后一个学期也是大学的最后一个学期转眼过去了。在这几个月里,通过毕业设计,我不仅学到了之

40、前没有学到的一些新知识。更是将之前已经学过的知识梳理了一遍,并且运用到实际当中。在毕业设计过后我对以前学过的知识连起了一个知识网络。之前没有学明白的知识,在这次设计中终于了解了许多。整个设计的过程也锻炼了我自己本身的素质。经过这一个学期的努力,终于完成了利用PLC对禽舍内温度进行控制的系统。在过去的几个周里,我学习了xinje可编程控制器以及触摸屏的外部电路图和编程软件,在这基础上进行温度控制的设计。利用PT-100对禽舍温度进行采集,经过PLC的处理,以数字模式显示在触摸屏上。并通过触摸屏来校准因器件和电路的原因导致的温度差异。在本次设计中,经过多次的试验数据测量与比较,我成功的利用软件和硬

41、件对外界程序进行了采集和调节。利用所测数据来实现温度补偿的数值。6.1 本系统的优点本系统与市面上大多数的控制系统相比优势在于：一方面在于操作简单,没有采用复杂的PID调节,不需要大量的试验数据来设定数据值。另一方面,本系统画面简洁,面向大多数小型养殖户。所需资金少、功能相对完善。6.1 本系统的不足由于硬件条件的因素,我只做了温度控制系统。并且相应的风机和加热系统没有成型显示出来。但是我想象中的风机以及继电器的连接,已经以图的方式显现出来了。对于加热系统,我们可以电加热棒或者是暖气。对于整个禽舍的布局,我没有这方面的经验。所以对于建设禽舍布局我也没有设计。从设计中遇到的问题来看,自己以前的学

42、习还是有很多问题的。学得不扎实,由于硬件条件有限,所以我只做了温度控制系统。其实,湿度控制和有害气体浓度的检测这两个系统与温度控制系统都是一样的。参考文献1黄华,牛智有.单片机技术在畜禽舍环境控制中的应用J.农机化研究,2009,31(5):185-189. 2张金枝,刘小峰.我国畜牧业的发展前景与养殖业动态J.浙江畜牧兽医,2006,31(1):9-10. 3 邵晞.环境温控系统在蛋鸡健康养殖中的优点J.中国畜牧业,2014,(3):54-55.4度志浮.陕西关中农村新民居模式研究D.西安建筑科技大学,2009. 5施智雄.基于组态的规模化鸭场粪污处理综合应用技术J.安徽农业科学,2012,

43、40(25)126 01-12604.6 黄伟锋.CAN总线在禽舍环境监控领域的应用研究J.微型机与应用,2010,29(14):89-91.7刘刚,罗宇锋.规模化养鸡场禽舍环境控制技术研究J.畜牧与饲料科学,2010,31(4):59-60,112.8 王晓光,王丽丽.规模化养鸡环境调控的主要成就与发展方向J.养殖技术顾问,2011,(10):41-41. 9孙建刚.基于PLC的碳纤维碳化装置控制系统设计与实现J.华东理工学,2005,8(3):58-59.10郑君媛.嵌入式恒温振荡器的研制J.苏州大学出版社, 2006, 171(2) : 33-34.11冯艳.光刻机箱体内部温度控制系统的硬件设计J.仪器仪表用户,2009,16(4):69-70.12方志鹏.BP神经网络PID温度控制在恒温振荡器中的应用D.苏州大学学报,2000,11(7):88-89.13周奕.基于cortex-M3嵌入式平台的楼宇温度场测试系统D.东华大学,2001.14顾立君.NPORT5610串口服务器在音频调度系统中的应用J.信息与电脑,2001,03 (12):77-78.15张明琦.基于89S52单片机的PZT极化用电阻炉温控系统设计J.安徽