基于PLC的饲料供给系统的优化设计

潘芳伟 张镇 姜佳成 王钧益 罗益柯 蒋惠丰

摘 要：选择PLC作为控制器，通过触摸屏和上位机对猪舍进行远程自动给料、自动供水、粪便自动冲洗、以及对猪舍温度、湿度、有害气体浓度进行自动监测控制，并且能够通过网络视频技术，实现对猪舍情况的动态掌握和远程指导。

关键词：PLC；无公害养殖；自动化

1 基于PLC的自动化管理系统整体控制方案

如图1所示，本项目选择台达PLC作为控制器，通过触摸屏和上位机对猪舍进行远程自动给料、自动供水、粪便自动冲洗、以及对猪舍温度、湿度、有害气体浓度进行自动监测控制，并且能够通过网络视频技术，实现对猪舍情况的动态掌握和远程指导。

图1 整体控制方案

自动给料：在猪舍外搭建一个给料塔，通过涡轮机构给各个栏位供料。在给料塔中设置低位、高位传感器。当饲料总量高于高位传感器时，自动显示料塔已满。当饲料总量低于低位传感器时，能够报警提醒供料。每个栏位设有能够调节给料量的料槽。给料塔和各个栏位的料槽之间通过涡轮机构传送饲料。每个栏位均设有一个开关，当该栏位有生猪养殖时，打开开关，料槽与给料塔相互连接，料塔可以给该料槽自动供料，如果栏位没有养殖生猪时，关闭开关，可以断开该料槽与料塔的连接。

粪便自动冲洗：目前对于生猪养殖产生的粪便的方法主要有三种：干清粪、水冲粪、水泡粪。本项目经过比较和调研决定采用水泡粪的方式。水泡粪工艺方法是在猪舍内的排粪沟中注入一定量的水，粪尿、冲洗和饲养管理用水一并排放缝隙地板下的粪沟中，储存一定时间后，打开出口的闸门，将沟中糞水排出。此种工艺不能片面理解为在猪舍下方挖个粪池即可，由于粪便长时间在猪舍中停留，形成厌氧发酵，产生大量的有害气体，如H2S（硫化氢），CH4（甲烷）等，恶化舍内空气环境，危及动物和饲养人员的健康。所以，水泡粪环保处理工艺还必须涉及舍内环境控制。本项目主要对养殖舍内的温度、H2S（硫化氢），CH4（甲烷）等有害气体浓度进行监控，当有害气体达到一定浓度时，能够自动打开出口的闸门，将沟中粪水排入CSTR沼气池内。通过CSTR一体化沼气池对畜牧粪便污水进行处理：形成“种植业（饲料）——养殖业（粪便）——CSTR一体化厌氧技术沼气池——种植业（优质农产品、饲料）——养殖业”的生产模式，实现生猪养殖的无公害化处理。

猪舍温度、湿度、有害气体浓度的监控：猪舍中安装五台风机。其中两台用于猪舍的通风。该风机可以通过触摸屏（及远程电脑）设置通风时间长短。另外一台用于有害气体的排放。当有害气体（本项目中主要以氨气浓度为检测对象）浓度高于设定值时（该值可以通过触摸屏和远程电脑进行设置）自动打开进行排气，当浓度低于设定值时，自动关闭。最后两台风机以及水帘用于降温，当温度高于设定值时，自动打开水帘以及风机进行降温。当温度低于设定值时，自动打开加热器进行升温。

恒压系统供水：通过水泵将水打入水塔中，水塔中装有压力传感器，当压力传感器检测的压力值低于一定数值时，水泵动作。使水塔的液位总保持在一定的高度，通过该系统为猪舍供水。

报警：当供料系统、风机、水帘等系统出现故障时，会进行报警；当温度、湿度、有害气体浓度超出正常范围值时能够进行报警。

远程控制：通过上位机能够进行远程控制。对控制系统中各个风机、水帘、给料电机、加热器等各个控制对象已经工作值均可以通过上位机进行远程控制。通过上位机可以大大减少人工进入猪舍的次数，避免交叉感染，提高生猪的质量。

网络视频：通过网络视频技术，实现对猪舍情况的动态掌握和远程指导。

2 饲料供给系统的优化设计

本项目综合考虑了水泡粪和干清粪两者之间的优点和确定，采用水泡粪和干清粪结合的方式，猪舍模型如图2所示，本项目采用的猪舍模型采用了全新的模式。猪舍上下分成三层：①顶层作为隔热和通风；②为养殖层；③为水泡粪层。②③层之间采用漏粪板。水泡粪层设计成斜坡式，便于冲洗。在③中安装有压力传感器，当液位没有达到给定要求时，会进行报警，并自动启动水泵电机将水位保持在一定高度，使液体表面的薄膜可阻挡部分臭味的挥发。舍内安装有害气体浓度传感器，当浓度偏高时，能够自动打开排风扇进行通风。达到设定的上限值时，能够启动水泵进行并打开排水阀门，将沟中粪水排入一体化沼气池中。由于饲料是较细小的颗粒，容易在给料塔内堆积成块，造成给料塔下料、送料困难以及输送的饲料量不均匀。本项目通过在给料中安装一种抖料装置防止饲料结块、防止饲料堆积在给料塔顶部，实现均匀给料。

图2 养殖舍供料系统模型

参考文献

[1]潘芳伟.厌氧生态技术在生态循环畜牧养殖的应用研究[J].科技资讯，2013（12）.

[2]沈越.沼气技术在生态农村建设中的作用[J].安徽农业科学，2011（39）.

[3]潘芳伟.养生丽水养猪行业生态循环建设[J].科技创新导报，2013 （11）.

作者简介：指导老师：潘芳伟（1982-），女，汉族，浙江丽水人，硕士研究生，研究方向：电气控制技术。

张镇，男，丽水职业技术学院，机电一体化专业，学生。

姜佳成，男，丽水职业技术学院，机电一体化专业，学生。

王钧益，男，丽水职业技术学院，机电一体化专业，学生。

罗益柯，男，丽水职业技术学院，机电一体化专业，学生。

蒋惠丰，男，丽水职业技术学院，机电一体化专业，学生。