(2021年整理)基于PLC控制的自动喂猪系统

（完整）基于PLC控制的自动喂猪系统
编辑整理：
尊敬的读者朋友们：
这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（完整）基于PLC控制的自动喂猪系统）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（完整）基于PLC控制的自动喂猪系统的全部内容。

摘要
伴随我国市场经济体系的不断完善，我国养猪产业有了长足进展，目前我国年猪存栏量、出栏量、肉产量均为世界第一。

以上数据概括了养猪量的不断增加，劳动成本也随之增加.本次课题设计本着降低劳动力，提高生产效益，从而增加养猪利润，采用自动化养殖技术.主要利用PLC控制技术及传感器应用实现自动拌料、自动送料、自动清洗等功能。

关键词：PLC 传感器自动喂猪系统
第一章我国养猪行业概况
1-1 人工喂猪流程
图1—1为人工喂猪流程，养猪生产中，人工拌料的时候很多，饲料过渡时需要拌料,料中加药时需要拌料，采用湿拌料时需要拌料；但生产中常出现拌料不均匀现象，同时也存在费时费力现象，有时饲养员心情不好时还有鞭笞猪的不良现象，这直接导致猪生长缓慢，降低了养猪利润.
生料喂猪新技术:采用生料喂猪，不仅节省人力、财力，而且能增加猪的采食量，促进增重，同时可减少饲料消耗.提高饲料报酬，但是必须讲究生喂的方法.生喂饲料的选择可选
择作生喂的饲料主要是禾本科籽实，如玉米、小麦、稻谷等及其加工副产品，如稻糠、麦麸等。

上述饲料煮熟后营养物质损失达13%以上，其饲养效果只相当于生喂的87％。

此外,青绿饲料也应生喂.
生喂方式有讲究生喂可分湿喂和干喂两种，湿喂料与水的比例不能超过1:2。

50，否则就会减少消化液的分泌，降低消化酶的活性，影响饲料的消化吸收，最适宜的比例应该为1：1.拌好的饲料，以能挤出水滴为宜.干喂是以粉状的形式饲喂,饲后再喂水。

干喂的好处：一是饲料不易变质，配1次可喂几天，节省人工；二是便于制成配合饲料喂猪。

如果用电气设备自动养猪，则可以降低劳动力从而提高养猪利润，我国是养猪大国，养猪的规模普遍为中小型，而国外的一套自动养猪系统少则几十万，多则几百万（欧元）。

例如：TEAM 系统早在 1993 年便由奥斯本公司开发出来，但到目前为止在中国仍没有得到应用，VELOS 系统也只有寥寥几个大型养猪场正在使用。

国外系统由于技术的垄断,特别是RFID 技术的高度保密,使得他们可以随意定价，比如VELOS 系统在国内的价格超过
30 万，而TEAM 系统和法国ACEMOMF24 母猪多功能自动饲喂系统的价格更是在百万以上，这对于国内的中小型养猪场而言是十分昂贵的,使国内很多养猪户望而却步。

这天文数字决定了这套设备不能普及国内，为了解决这问题，我采用所学的PLC编程控制技术和传感器应用技术,设计了简单的生料自动喂猪系统，实行基本的加料、拌料、出料、送料、喂养、清洗等一系列自动化操作。

这套喂养系统的成本较国外的而言,相当的低，适用于我国中型养猪专业户。

第二章自动喂猪系统的组成2。

1自动喂养系统优点及组成
1.自动饲喂系统优点有：
（1)定时定量喂饲，特别是母猪饲喂;
（2)避免限饲引起的应激反应；
（3）切断了疫病的传播途径;
（4）节省劳动力；
（5)方便、快捷.
2.自动喂养系统的组成
1）.储料塔 2)。

出料管道
3）.出料口控制器 4）.搅拌器
5）.微电脑电控箱 6）。

料塔接斗
7).运料小车 8）。

导轨
9).小车出料电机 10）。

小车清洗
11）.水管 12) .料位控制器
2.2自动喂养系统主电路及各部件的作用
整个喂猪系统中共用到了4个电动机，其中三个分别是搅拌机驱动装置、小车行走驱动装置和出料轴的驱动装置，还有一个是运料仓的清洗水泵电机.如图2-1所示
（完整）基于PLC控制的自动喂猪系统
图2-1 PLC自动喂猪系统主电路及控制电路图
第- 8 - 页共37 页
M1—搅拌机的驱动电动机，主功能是搅拌饲料，受定时时间脉冲和小车原点行程开关SQ4控制。

M2—小车运料的驱动电动机，主要功能搬运搅拌好的饲料，受传感器SQ1和行程开关SQ5控制。

M3—小车上出料的驱动电动机,主要功能是将小车上搅拌好的饲料倒入料槽，受传感器SQ2、SQ3、SQ6、SQ7控制。

M4—水泵,小车清洗装置,主要是清洗小车上的杂物，受传感器SQ4控制。

YH-电磁阀，主要是储料塔出料门控制，受定时时间脉冲控制.
2.3自动喂猪系统的工作原理及动作流程图
当启动开关SB1闭合后,KM1得电闭合，电动机M1正转得电，搅拌机开始搅拌，同时电磁阀YH得电吸合,储料塔开始出料。

延时3分钟后，电磁阀YH失电，弹簧复位，储料塔停止出料，再经过5分钟KM1失电断开，电动机M1停止正转，即搅拌机停止拌料。

检测小车是否在原位SQ4,当小车在原位是SQ4被压合，KM2得电闭合，电动机M1得电反转，搅拌机开始
出料,当料满时，即SQ1被压合，KM2失电，电动机M1停止反转，即搅拌机停止出料，同时KM3得电，电动机M2得电正转，小车开始前进。

当小车前置传感器SQ2碰到猪料槽时，KM5得电闭合，电动机M3正转，小车上的储料斗电机正转出料，当升到限位SQ6时,KM5失电断开，电动机M3停止正转，当小车后置传感器SQ3碰到猪料槽时，KM6得电闭合，电动机M3反转，即小车上的储料斗电机反转停止出料，当降到限位SQ7时，KM6失电断开，重复进行,直到小车到达终点限位SQ5，即SQ5被压合，则KM3失电断开，电动机M2正转停止，小车停止前进，同时KM4得电闭合，电动机M2反转开始，小车返回。

当小车返回到原点,即SQ4被压合,KM7得电闭合，水泵M4得电清洗，3分钟后整机停止运作。

动作流程如图2-2所示
图2—2 PLC自动喂猪系统流程图
2.4系统中驱动装置的选择
1.搅拌电机
搅拌机，作为本次设计的搅拌系统，是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合,使之成为一种混合物或适宜稠度的机器.
本次设计中选用立式搅拌机，理由:
立式搅拌机的主要优点有：投资小、维护简单、使用年限长、占地面积小、外观大方、移动方便。

立式搅拌机带有正转搅拌反转出料功能，符合本次设计的要求
它的驱动装置：电机和传动机构置于拌筒下方;由电动机、减速器和摆线针直接带动，如图2-3所示
图2-3 立式搅拌机的外观图
搅拌机的电动机要求是低速运行.为达到要求，所以本次选用三相异步电动机和减速器封闭传动,用来降低转速并增大转矩。

但存在缺点，转速低运行发热量会增加，风扇转速降低冷却效果变差，长期使用电机会过热,加速绝缘老化。

补救方法：可以在搅拌机的电动机旁安装散热装置.
小车运料及出料装置，是本次设计的搬运系统，当小车料满运行时,小车上的料斗传感器接触到料槽时将启动出料电机，其中小车和出料驱动电动机均为三相异步电动机，且安装了减速器。

如图2—4所示
（完整）基于PLC控制的自动喂猪系统
图2-4 小车运料及出料装置图
第- 14 - 页共37 页
2.5自动喂猪系统的传感器应用
本次设计的系统中,出料电动机的触发信号、小车到达终点信号和装料已满信号都是用的传感器，且种类不同。

1。

行程开关
行程开关安装在小车的原点和终点位置作用是防止小车跑出轨道，当到达规定位置时被压合，小车停止运作.小车出料电机轴的顶部及底部也安装了行程开关,作用是防治出料电机一直无限启动，当电动机带动轴到达最高级最低位置时被压合,切断电动机工作如图2-5所示.
1—物体检测点 2—弹簧 3-常闭触点 4—常开触点
图2-5 行程开关实物及内部原理图
工作原理：
当小车或电机轴到达规定位置时，压在1上面,弹簧2因受力的作用变形缩回,导致常闭触点3断开,常开触点4闭合信号被触发。

小车停止工作。

2.压力传感器
压力传感器用在小车的料斗底部，作用是检测装料是否已满，当装料满时传感器被接通，停止出料,小车开始前进.如图2—6所示
图2-6 压阻式硅压力传感器实物及原理图
工作原理：
工作原理当小车装料满时的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷）,使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号，停止出料，
同时启动小车前进。

3。

光电传感器
光电传感器是安装在小车前后端的装置，作用是检测小车时候到达猪料槽，当达到猪料槽时被触发,开始出料或停止出料。

如图2—7所示
右图分为：发送器、接收器和检测电路。

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管
图2—7 光电传感器实物及结构示意图
工作原理：
光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。

接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。

在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等.在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的发射装置。

它由很小的三
角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。

猪料槽上装有三角反射板，当小车经过猪料槽时,发射器发出的光束经过三角反射板返回，再由接收器接收检测，最后启动出料电动机出料或停止出料。

优点:准确、高重复性、响应速度快、高可靠性、长寿命、免维护。

2。

6 系统中辅助设备的选择
1.储料塔主要用来储存干燥的粉状或颗粒状配合饲料，以供舍内喂饲用.一般每个猪舍设一个储料塔,建在猪舍的一端或一侧。

储料塔一般用镀锌铁皮制成，以圆形為多,下部呈圆锥形或锥形.国内有采用低流量高压力的脉冲气流输送。

储料塔有组合式和整体式之分，一般大型储料塔均为组合式,而本次的自动喂猪系统所用到的储料塔需大型的才能满足，所以本次储料塔选用组合式.
2。

破拱器是以突然喷出的压缩气体的强烈气流，以超过一马赫（音速)的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料静摩擦，使容器内的物料又一次恢复流动．它是利用空气动力原理，工作介质为空气，由一差压装置和可实现自动控制的快速排气阀、瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能，可以产生强大的冲击力,是一种清洁、无污染、低耗能的理想清堵吹灰设备.
破拱器具有结构简单、使用安全方便,冲击力大、安全、节能、自动控制、操作简单,不损伤仓斗等基本优点，是目前最理想的破拱助流装置。

3。

出料管道有金属和塑胶两种,塑料管材与传统金属管道相比,具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点，出料管道基本处于垂直方向，收到的压力很小，主要考虑到大气腐蚀等因素影响，所以本次选用塑料管作为储料塔的出料管道。

2.7 PLC的选型
1.PLC的比较
PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种机械和生产过程。

PLC已经广泛运用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机
械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

PLC应用广泛,种类繁多，其机构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等不同。

因此,合理选用PLC,对于提高PLC在控制系统中得应用起着重要作用。

PLC具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜等特点
1.抗干扰能力强,可靠性高。

（采用无触点电路，高品质的电源模块，采用屏蔽、滤波、隔离等措施;完善的I/O接口；独特的程序运行方式，环境适应性强。

）
2。

控制性能强，柔性好。

（逻辑控制、步进、定时/计数、模拟量控制、数据处理、通讯联网；修改程序方便。

)
3。

编程简单，易学易用.（采用近似于继—接线路的梯形图编程语言，指令系统简单，在PLC内部增加了解释程序.)
4。

组合灵活，使用方便（为系列产品，可组合成各种规模的控制系统。

直接与外部的I/O设备相连,接线简单，I/O
状态显示清晰，便于调试.）
5.实现联网控制
中国市场上得PLC供应商有几十家,可分为欧美品牌日系
品牌、韩国品牌、台湾地区及国内品牌几个集群。

由于PLC从诞生至今，一直是工业领域的主流控制系统,其主流供应商也当然是工业领域的领导品牌。

SIEMENES、MITSUBISHI、OMRON 更是各行业用户耳熟能详的名字.
西门子PLC
德国西门子(SIEMENES）是世界著名的PLC制造商，以性能精良而久负盛名.西门子PLC主要产品是S5、S7系列.在S5系列中S5—90U、S5-95U属于微型整体式PLC：S5-100U是小型模块式PLC;中型机主要包括S5-115U、S5-115UH，而大型机主要包括S5-155U、S5-155H.S7系列是西门子公司近年来在S5系列PLC基础上推出的新产品，其性价比高,其中S5-200系列属于微型PLC，S7-300系列属于中小型PLC，S7-400属于中高性能的大型PLC.
三菱PLC
三菱公司是日本生产的PLC产品的主要厂家之一,很早就进入中国市场。

它具有固定灵活的系统配置、丰富的品种、编程简单、共同的外部设备等特点。

其小型机F1/F2系列是F系列的升级产品，它加强了指令系统,增加了特殊功能单元和通
信功能，比F系列更具有控制能力。

继F1/F2些列之后，三菱有推出了FX系列，在容量、速度和网络功能等方面有了全面的加强。

近年来还在不断推出满足不同需求的微型PLC，如FXQS、FX1N/FX3U等产品,其中大型机有A系列QNA系列和Q
系列等
欧姆龙PLC
欧姆龙（OMRON）公司是世界上生产PLC的著名厂家之一，至今已有50多年历史,该公司的PLC以门类多、型号多、功能强和适应面广等特点占据我国PLC市场的较大份额.它的PLC
指令系统功能强大，能满足各种控制要求;具有品种齐全的通信模块，在CPU本体上备有标准上位接口;将PC卡使用在PLC 中，可以临时存储设备运行情况和各种生产过程数据,并能够十分方便的与太网连接，微型机以SP系列为代表，其体积小、速度快。

小型机有P型、H型、CPM2A系列、CQM1等.中型机有C200H、C200HS、C200HS/CS1等，其中CS1系列具有中型机的规模，大型机的功能，是一种极具推广价值的新机型。

大型机有C1000H、C2000H、CV等，均采用结构化编程，易读，易调试,并具有更强大的通信功能。

为满足工业控制领域对设备的
高性能、高集成度以及提高维护性能的需求,欧姆龙公司推出了全新的具有高度扩展性的小型一体化PLC-SYSMAC CP1H,主要包括CP1H—X（标准型)、CP1H—XA(模拟量内置型)和CP1H-Y （高速定位型）3种型号。

这一系列的PLC通过内置多功能充实、强化了应用能力,缩短了复杂程序的设计时间，在电力工业'汽车工业、建筑机械工业等领域得到了广泛的应用。

2.PLC的选型
1。

自动喂猪系统的I/O分配表
据上对照表发现PLC的输入端分别为：定时脉冲信号、小车转了满传感器、小车前置出料传感器、小车后置闭料传感器、小车原点行程开关、小车终点行程开关、小车出料上升限位开
关、小车闭料下降限位开关、急停按钮、手动启动按钮、小车前进按钮（手动）、小车后退按钮（手动）、搅拌机反转出料按钮(手动）、小车出料按钮(手动)、小车闭料按钮（手动），一共15个输入。

输出端分别为：搅拌机正转、搅拌机反转、小车前进、小车后退、小车出料、小车闭料、出料管道电磁阀、水泵，一共8个输出.
所以本次PLC选用三菱的FX1N—30MR PLC
第三章自动喂猪系统的PLC程序
1.自动喂猪系统PLC程序(自动部分）
1）储料塔出料及搅拌程序，如图3—1
储料塔出料及搅拌程序中的1到12步，主要是整个系统的启动与复位，其中SB2(X10)为程序总停按钮，X0为设定的时间触发信号，13到34步是系统搅拌电机的定时运行程序，其中T0，T1分别是控制搅拌电机和电磁阀的运作时间的。

其中X4控制小车远点行程开关，当小车到达原点位置时,触发下个步进.
图3-1 储料塔出料及搅拌程序
2）搅拌机出料及小车前进程序，如图3—2所示
搅拌机出料及小车前进程序中的35到39步是出料系统，
即当小车在原点SQ4（X4）被压合,搅拌电机反转出料，40到44步是运料小车前进程序，当出料满（X1被触发)，小车正转前进（Y2得电）。

图3—2 搅拌机出料及小车前进程序
3）料斗出料及停止出料程序,如图3—3所示
料斗出料及停止出料程序为运料小车出关料控制电路，其中SQ6(X6）和SQ7（X7）是小车上出料电动机限位开关，避免出料口无限增大，SQ5（X5）为小车终点行程开关。

图3—3 料斗出料及停止出料程序
4）小车返回及清洗程序，如图3-4所示
小车返回及清洗程序中62到67步程序为运料小车返回控制，其中SQ4(X4）为小车返回到原点,即触发清洗系统（Y7得
电)同时电机停止反转（Y3失电），待清洗时间到,触发下个动作。

图3—4 小车返回及清洗程序
5)复位程序，如图3-5所示
复位程序中为清洗完毕的清理复位.
图3—5 复位程序
2.自动喂猪系统PLC程序（手动部分）
1）手动主程序，如图3—6所示
手动主程序中88到126步为整个喂猪系统的手动操作程序
其中SB3（X11)为手动程序的启动按钮，搅拌器自动检测小车是否到位，搅拌机自动正转拌料,当搅拌好时按下SB6（X14）,搅拌机反转出料，大哥看出料满时，松开SB6，停止出料.按下SB4（X12）小车前进，当到达猪料槽时，按下SB7(X15)，下车料斗电机正转出料到猪料槽，当到达上限位时，触发限位电机停转,按下SB8（X16)，电机反转停止出料，当到达下限位时,电机停转,一次类推。

到小车全部送完料后，按下SB5(X13)，小车返回，当到达原点限位SQ4（X4）,小车停转，清洗水泵启动，开始清洗,延时5分钟后整机停止。

图3-6 手动主程序
感谢信
在论文即将完成之际,我谨向给予我指导、关心和帮助的各位老师、同学及亲戚致以衷心的感谢。

首先要感谢的是我的辅导老师，沈蓬。

我的毕业论文是在沈老师的悉心指导下完成的。

他得教学态度严谨求实，工作方式一丝不苟,平易近人，平时遇到问题都十分耐心的为我解答疑惑.在我毕业设计期间，包括论文的选题、构思、实现,电气原理图的绘制，程序的设计等方面都给予我极大的指导和帮助。

让我接触到了很多理论和实际上的饿新问题,也是我的知识面得到了扩展。

在此，我特向沈老师表示真诚的感谢和由衷的敬意。

曾经帮助过我的老师、同学、朋友及亲戚，是你们在我大学期间给予了我宝贵的知识，正是由于你们的悉心指导和帮助，才给我提供了良好的学习环境,使我不断的提高自己的专研能力并顺利完成此次论文。

还要感谢我的父母，感谢他们这么多年对我含辛茹苦的抚养,他们的教诲和鼓励给予了我不断奋斗进取的力量。

感谢所有关心我、帮助过我的人,谢谢你们！
参考文献
1 紫琪中国畜牧业统计年鉴2001，http：//www.docin。

com,2010
2 何希才主编传感器及其应用，北京:国防工业出版社，2001
3 王国海主编可编程序控制器及其应用，北京：中国劳动社会保障出版社,2007
附录
PLC总程序图。