CN103760833A - 一种家禽养殖专用环境控制系统及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家禽养殖专用环境控制系统主要由饲料管理模块、光照管理模块、垫料模块、温度管理模块、湿度管理模块、风机管理模块组成；本发明利用PLC作为系统的控制核心来控制相应的硬件设备，PLC控制的优点是性能稳定，配套齐全，功能完善，适用性强，易于操作，安全；采用卷扬机喷洒垫料对鸡舍垫料的湿度的控制，控制湿度、温度等环境参数，同时也节省了人力，此外，此发明操作方便，有着很好的应用价值。

Description

一种家禽养殖专用环境控制系统及电路

技术领域

本发明属于家禽养殖领域，尤其涉及一种家禽养殖专用环境控制系统及电路。

背景技术

(一)国内现状：90年代之前我国都是以农家和小农场放养为主，到90年代中后期,在对国外技术进行研究的基础上,我国自主开发了一些环境控制系统,此后很多大学研究院校,研发成功了一些控制系统,在自动控制技术方面取得了一定的成果,90年代末期,控制系统得到了进一步的发展和提高，近几年来,我国在环境监测和控制方面开展了不少研究，江2004～2005年,在中国农业大学和北京德青源科技有限公司的合作下,开发完成了一套集蛋鸡舍环境因素多信息综合监测技术和远程视频图像传输控制技术为一体的蛋鸡健康养殖饲养管理系，我国的各大公司也在积极吸收国外的这些技术和经验，开发了许多程序和设备，但总体稳定性和质量相比国外还有一定的差距。

(二)国外现状：进入21世纪，随着电子技术，控制技术的发展，规模化养殖已经普及到几乎所有的发达国家，这些发达国家饲养1万只以上鸡的养鸡场占到总数的4／5以上，而这些成功除动物科学的研究成果发挥作用外，鸡场环境控制技术的发展也起到了至关重要的作用，特别是对规模化养殖的推广，美国养鸡场的规模及其历史性的变化美国是世界上养鸡业最发达的国家之一，大型的企业包括泰森公司等，其养殖全部采用机械化，工厂化的模式，使其人员机械劳动率低，生物隔绝性好，荷兰的爱尔达公司开发的控制应用模块，能够灵活的控制鸡舍内给个设备，使其能够共同参与气候的控制，这些例子充分说明国外养殖设备已经非常的先进，规模化，工厂化在满足人们迫切的食物需求时，优势是显而易见的。

经过三十余年的发展，我国的养殖事业已经有了长足的进步，相应的技术也在不断更新，其中环境控制系统是最重要的设备之一，所谓环境控制系统就是利用中央控制系统，来控制相应的的设备，使环境中的各种环境因素都能可调，因为该设备使相应的硬件设备与环境中的因素找到了一个结合点，使环境中的模拟量变为可以控制的数字量，经过信号的转变，控制相应的电动机或者其他设备，使环境中的各种因素向着有利于目标的数值靠拢，从而提供一个适宜家禽生长的环境；中国是一个人口大国，每天消耗着大量的禽类，可是传统的养殖根本无法满足人们的需求，科学化，规模化的养殖虽然在国外已经成为成熟的产业，而在我国却没有还没有大规模的发展开来，本发明就是针对这种状况，专门设计应用于家禽养殖中环境的控制，能够自动调节温度湿度，温度，风速，饲料，饮水和光照，能够大幅减少在养殖过程中的体力劳动，能够实现科学化，规模化和专业化的养殖产业；现在国内个大型机械公司或者相应的生产企业所制造出来的环境控制系统，主要是基于单片机为基础的控制系统，单片机的缺点是主要有这样几个：性能不稳定，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长，不易扩展，单片机属于一次成型的产品，在生产之前已经规定好其功能和模块，一旦焊接结束是不能改变其布局的，因此在其系统也不能在进行拓展，因为其牵涉到其内存等很多的因素限制，断电保护，单片本身没有电源装置不能在主电路断电时继续实现控制。

发明内容

本发明的目的在于利用一种家禽养殖专用环境控制系统及电路，旨在解决现有养殖控制系统存在的性能不稳定、不易扩展和断电保护的问题。

本发明的目的在于提供一种家禽养殖专用环境控制系统，所述家禽养殖专用环境控制系统包括：饲料管理模块、光照管理模块、垫料模块、温度管理模块、湿度管理模块、风机管理模块；

饲料管理模块,用于对鸡舍内的料斗进行管理；

光照管理模块，用于对灯泡按时的点亮或者熄灭;

垫料模块,对垫料进行管理；

温度管理模块,用于经过PLC控制器分别控制暖风机、横向通风、纵向通风和水泵，暖风机、横向通风、纵向通风和水泵分别作用于鸡舍；

湿度管理模块,应用经过PLC控制器分别作用于横向风机、纵向风机和水泵，横向风机、纵向风机和水泵然后分别作用于鸡舍，然后将鸡舍的湿度直接反馈到湿度传感器；

进一步、所述垫料模块包括：湿度传感器、PLC控制器、卷扬机电动机；

所述湿度传感器连接所述PLC控制器，所述PLC控制器控制所述卷扬机电动机，连接到鸡舍进行作用，然后再反馈到所述湿度传感器。

本发明的另一目的在于提供一种家禽养殖专用环境控制电路，所述家禽养殖专用环境控制电路包括：

横向电机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上；

小窗电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM20相连接，接触器KM20再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM20线圈，与继电器KA20相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；对于小窗关控制电路图，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM10相连接，接触器KM10再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM10线圈，与继电器KA10相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；

卷帘电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM18相连接，接触器KM18再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM18线圈，与继电器KA18相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；

纵向风机组电动机的电路包括八个电动机的分别控制，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM1线圈，与继电器KA1相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；

暖风机电动机的电路，，三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上；

水泵的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM11相连接，接触器KM18再依次连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM18线圈连接，然后与继电器KA11相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；

主料线电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM12线圈连接，然后与继电器KA12相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；

辅料线的电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM13再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM13线圈，与继电器KA13相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上，

控制器的电路图，控EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连，并受其控制，使用其拓展模块系列的EM222，EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连；

卷扬机电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM21的三相相连接，接触器KM21再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM21线圈连接，然后与继电器KA21相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上。

进一步、所述控制器主要由CPU224控制模块、湿度传感器输入控制模块、温度传感器控制输入模块、EM222扩展模块及EM222扩展模块(4输出)组成。

本发明具有如下优点：

本发明提供的家禽养殖专用环境控制系统及电路，本发明利用PLC作为系统的控制核心来控制相应的硬件设备，PLC控制的优点是性能稳定，配套齐全，功能完善，适用性强，易于操作，安全；此外在功能上也有创新，现有的环境控制系统和技术虽然能够控制湿度、温度等环境参数，但是由于根据鸡舍的实际情况还有一个重要的因素没有考虑，那就是鸡舍垫料的湿度的控制，当垫料潮湿时，鸡舍内变得温暖湿润，细菌增殖较快，病毒存活时间长，易导致鸡群发生疾病，从而增大生产成本，而且，部分尿酸溶解于水，在细菌分泌的分解酶作用下，分解成氨气，易导致鸡只失明，对生产造成严重影响，针对这一情况，本发明首次采用了卷扬机喷洒垫料这一方法，因为鸡舍面积较大，普通的播撒，容易惊吓到鸡，特别是肉鸡的后期，每天鸡舍内滞留了大量的水分，这些水分除被空气带出鸡舍外就是留在垫料中，垫料湿度特别大，而此时鸡又特别大，容易受到惊吓，所以通过卷扬机播撒，能够解决这一问题，同时也节省了人力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的家禽养殖专用环境控制系统的结构框图；

图2本发明实施例提供的饲料管理模块的原理图；

图3本发明实施例提供的光照管理模块的原理图；

图4本发明实施例提供的垫料模块的原理图；

图5本发明实施例提供的温度管理模块的原理图；

图6本发明实施例提供的湿度管理模块的原理图；

图7本发明实施例提供的风机管理模块的原理图；

图8本发明实施例提供的横向风机的电路图；

图9本发明实施例提供的小窗电动机的电路图；

图10本发明实施例提供的卷帘电动机的电路图；

图11本发明实施例提供的纵向风机组电动机的电路图；

图12本发明实施例提供的暖风机电动机的电路图；

图13本发明实施例提供的水泵的电路图；

图14本发明实施例提供的主料线的电路图；

图15本发明实施例提供的辅料线电动机组的电路图；

图16本发明实施例提供的控制器的电路图；

图17本发明实施例提供的卷扬机电动机的电路图；

图18本发明实施例提供的家禽养殖专用环境控制系统的模式判断示意图；

图19本发明实施例提供的家禽养殖专用环境控制系统的冬季模式流程图；

图20本发明实施例提供的家禽养殖专用环境控制系统的夏季模式流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种家禽养殖专用环境控制系统，该家禽养殖专用环境控制系统包括：饲料管理模块、光照管理模块、垫料模块、温度管理模块、湿度管理模块、风机管理模块；

饲料管理模块,用于对鸡舍内的料斗进行管理；

光照管理模块，用于对灯泡按时的点亮或者熄灭;

垫料模块,对垫料进行管理；

温度管理模块,用于经过PLC控制器分别控制暖风机、横向通风、纵向通风和水泵，暖风机、横向通风、纵向通风和水泵分别作用于鸡舍；

湿度管理模块,应用经过PLC控制器分别作用于横向风机、纵向风机和水泵，横向风机、纵向风机和水泵然后分别作用于鸡舍，然后将鸡舍的湿度直接反馈到湿度传感器；

作为本发明实施例的一优化方案，垫料模块包括：湿度传感器、PLC控制器、卷扬机电动机；湿度传感器连接PLC控制器，PLC控制器控制卷扬机电动机，连接到鸡舍进行作用，然后再反馈到湿度传感器。

以下参照附图，对本发明实施例家禽养殖专用环境控制系统及电路作进一步详细描述。

如图1-图7所示，本发明实施例的家禽养殖专用环境控制系统主要由饲料管理模块1、光照管理模块2、垫料模块3、温度管理模块4、湿度管理模块5、风机管理模块6组成；饲料管理模块2,鸡舍外设有主料塔即接触式传感器，主料线电动机将料从料塔分别输送到鸡舍内的5个料斗即料斗1、料斗2、料斗3、料斗4、料斗5，然后分别由鸡舍内各个料斗，经辅助线电动机将料分别从各个料斗输送到相应的各个料盘，整体思路是各料盘或是各料斗经过接触式传感器，再由PLC控制模块控制传到对应的主料线或是辅料线电动机，然后反馈到料盘或是料斗；光照管理模块2,光照的管理主要是在PLC的控制下，经过外围放大电路，灯泡能够使灯泡按时的点亮或者熄灭;垫料模块3,垫料的管理主要是由湿度传感器、PLC控制器，卷扬机电动机构成。湿度传感器连接PLC控制器，PLC控制器控制卷扬机电动机，连接到鸡舍进行作用，然后再反馈到湿度传感器,当湿度传感器检测到鸡舍内垫料湿度超过设定值时，PLC控制卷扬机电动机动作喷洒垫料。这是本设计的功能上的一大创新，在别的控制系统上从未使用过;温度管理模块4,温度传感器经过PLC控制器分别控制暖风机、横向通风、纵向通风和水泵，暖风机、横向通风、纵向通风和水泵分别作用于鸡舍，然后鸡舍再通过反馈的方式将温度反馈到温度传感器,温度的控制采用负反馈的的方式进行调节,其分为冬季模式和夏季模式。冬季模式下，调节形式主要是靠暖风机和横向风机来调节,当温度高于目标温度时，通过PLC控制系统调节暖风机的开通时逐渐减少，当减少至0时，温度如果依然较高，那么再通过PLC控制系统调节横向风机，增加其开通时间，最终达到降低其至合适的温度,相反如果温度较低时，依次减少横向风机的的开通时间，然后再逐渐增加暖风机的开通时间，来增加温度,夏季模式下，调剂主要依靠纵向风机、横向风机、水帘，来调节,其形式为，实际温度低于目标温度时，水帘上的水泵接通逐渐减少，然后纵向风机开通的时间依次减少，横向风机开通时间依次减少，当通风至最小通风量时，依次增加暖风机的开通时间，使温度增加,当实际温度高于目标温度时，其动作顺序和其相反;湿度管理模块5,湿度传感器直接与PLC控制器连接，PLC控制器分别作用于横向风机、纵向风机和水泵，横向风机、纵向风机和水泵然后分别作用于鸡舍，然后将鸡舍的湿度直接反馈到湿度传感器,鸡舍的湿度通常大于正常情况，是因为肉鸡在生长情况下每天需要大量的饮水，这些水分除了少数一部分被鸡吸收之外，其他大部分被排出到鸡舍内，导致空气湿度相对较大,因此需要通风设备把这些水分带出鸡舍,这些设备包括横向风机、纵向风机，当鸡舍的湿度较高时，会逐渐增大风机的接通时间,使水分迅速被带出鸡舍，使湿度相对降低,当温度和湿度相矛盾时，依温度为主;风机管理模块6,横向风机的启动数目经过PLC控制系统控制小窗电机的运行；同理纵向风机的启动数目经过PLC控制系统控制卷帘电机的运行。

如图8-图17所示，本发明实施例家禽养殖专用环境控制电路：

图8为横向电机的电路图，横向风机的电路图实际是带动风机运转电动机的控制电路图。包括十台电动机，十个断路器，十个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线。三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上；该电路图中总体包括两个回路，第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的。该回路的主要功能是：一：使接触器KM9线圈得电，而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器KA9来控制，这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制。而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况。二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器KM9的执行部分即触头构成的。主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止。即当第一个回路的接触器线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作。若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图9为小窗电动机的电路图。小窗电动机电路图包括小窗开小窗关控制电路图。包括两台电动机，两个断路器，一个接触器KM20，一个旋转开关，一个继电器KA20，一个指示灯，和若干导线；对于小窗开控制电路图，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM20相连接，接触器KM20再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM20线圈，与继电器KA20相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；对于小窗关控制电路图，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM10相连接，接触器KM10再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM10线圈，与继电器KA10相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；该电路图中总体包括两个回路；第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的。该回路的主要功能是：一：使接触器KM20线圈得电。而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈。当打到自动模式时继电器来控制。这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制。而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况。二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器KM20的执行部分即触头构成的。主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止。即当第一个回路的接触器KM20线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作。若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作，小窗实现开启或者关闭。

图10为卷帘电动机的电路图，卷帘电动机的电路图包括四台台电动机，四个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线。三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM18相连接，接触器KM18再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM18线圈，与继电器KA18相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；该电路图中总体包括两个回路；第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的。该回路的主要功能是：一：使接触器KM18线圈得电。而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈。当打到自动模式时继电器KA18来控制。这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制。而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况。二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器KM18的执行部分即触头构成的。主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止。即当第一个回路的接触器线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作；若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图11为纵向风机组电动机的电路图，纵向电动机电路图包括八个电动机的分别控制。每个电路图包括一台电动机，一个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线；三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM1线圈，与继电器KA1相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上，同理，八个电动机的电路图均是此种连接方式；该电路图中总体包括两个回路且，八个电机分别单独由PLC单独控制，根据逻辑运算结果来驱动相应的电动机运转；第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的。该回路的主要功能是：一：使接触器线圈得电。而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器来控制，这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况，二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止，即当第一个回路的接触器线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作，若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图12为暖风机电动机的电路图，包括十台电动机，十个断路器，十个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线。三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上；该电路图中总体包括两个回路。目的就是使暖风机能够按照PLC的指令来运转；第一个回路：由继电器KA9的线圈开关指示灯，220V电源构成的，该回路的主要功能是：一：使接触器线圈得电，而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器来控制。这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况，二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器KM9在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止，即当第一个回路的接触器线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作。若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图13为水泵的电路图，卷帘电动机的电路图包括四台台电动机，四个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线。三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM11相连接，接触器KM18再依次连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM18线圈连接，然后与继电器KA11相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；该电路图中总体包括两个回路。目的就是使水泵能够按照PLC的指令来运转，第一个回路：由继电器KA11的线圈开关指示灯，220V电源构成的。该回路的主要功能是：一：使接触器线圈得电，而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器来控制，这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况。二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器KM11在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止，即当第一个回路的接触器KM11线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作，若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图14为主料线电路图，电路图包括一台电动机，一个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线；三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM12线圈连接，然后与继电器KA12相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；该电路图中总体包括两个回路，目的就是使水泵能够按照PLC的指令来运转；第一个回路：由继电器KA12的线圈开关指示灯，220V电源构成的，该回路的主要功能是：一：使接触器线圈得电，而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器来控制。这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况，二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器KM11在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作；第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止。即当第一个回路的接触器KM12线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作，若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图15为辅料线的电路图、电路图包括五个电动机的分别控制，每个电路图包括一台电动机，一个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM13再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM13线圈，与继电器KA13相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上，同理，五个电动机的电路图均是此种连接方式，该电路图中总体包括两个回路，目的就是使料线电动机能够按照PLC的指令来运转，其总共为五个电机，分别有PLC单独控制其运转，第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的，该回路的主要功能是：一：使接触器线圈得电。而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈，当打到自动模式时继电器来控制，这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况，二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作，第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止，即当第一个回路的接触器KM12线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作。若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图16为控制器的电路图，控制器是本设计的核心之一，其作用就是内部的逻辑运算，分析等，通过外部的硬件电路来控制硬件设备，让设备能够形成一个整体，共同去运转，合理分配，控制器包括CPU224控制模块、湿度传感器输入控制模块、温度传感器控制输入模块、EM222扩展模块及EM222扩展模块(4输出)五个部分；CPU224控制模块是系统的最核心的部分，所有信心地处理，逻辑的运算指令的输出等，全部是有其完成的。期内部包含有累加器，贮存器等，我们选用的西门子S7-200系列中的CPU224型号，其包括14个输入接口，10个输出接口，输出接口接的是继电器KA1-KA10，以控制器内部的电平来控制继电器线圈的通断。输入接口接的是主料线和辅料线的接触式开关，当开关被闭合式，CPU224就会接受到信号，并采取相应的动作；湿度传感器输入控制模块，即为S7-200的拓展模块EM231，因为CPU224不能接受模拟量，就是不能接受传感器直接测量的数据，需要经过转换才能接受这类信号，所以EM222就是起到这个转换作用，将从湿度传感器采集到的湿度模拟量信息，通过计算和处理，转换成CUP224可以接受的数字量信号；温度传感器控制输入模块，即为S7-200的拓展模块EM231，因为CPU224不能接受模拟量，就是不能接受传感器直接测量的数据，需要经过转换才能接受这类信号，所以EM231就是起到这个转换作用，将从温度传感器采集到的温度模拟量信息，通过计算和处理，转换成CUP224可以接受的数字量信号；S7-200的拓展模块EM222的电路图，因为CPU224的输出口有限，不能满足输出口的数目需求。所以使用其拓展模块系列的EM222，EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连，并受其控制，若CPU224有输出指令时，EM222就会根据其指令控制相应的输出接口，此电路中就是控制KA的线圈是否得电；S7-200的拓展模块EM222的电路图，因为CPU224的输出口有限，不能满足输出口的数目需求。所以使用其拓展模块系列的EM222，EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连，并受其控制，若CPU224有输出指令时，EM222就会根据其指令控制相应的输出接口，此电路中就是控制KA的线圈是否得电。

图16为卷扬机电动机的电路图，卷扬机电动机的电路图包括四台台电动机，四个断路器，一个接触器，一个旋转开关，一个继电器，一个指示灯，和若干导线。三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM21的三相相连接，接触器KM21再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM21线圈连接，然后与继电器KA21相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上，该电路图中总体包括两个回路，第一个回路：由继电器的线圈开关指示灯，220V电源构成的，该回路的主要功能是：一：使接触器KM18线圈得电，而创新点在于，实现手动和自动分开，即当旋转开关打到手动模式时，手动开关控制接触器线圈。当打到自动模式时继电器KA21来控制，这样在控制系统如果在意外情况下不能工作时能够迅速实现手动控制，而不论是手动还是自动指示灯，都能显示此时刻电动机的工作状态，这样能够实现在控制室就能知道其电动机的运转情况，二：使继电器在PLC控制器的控制下实现接通或断开，以使接触器在自动状态下能够按照控制器的指令进行动作，第二个回路：是由380V电源，电动机，断路器和接触器KM21的执行部分即触头构成的，主要功能是电动机能在按照接触器触头的接通和断开实现运转和停止，即当第一个回路的接触器线圈得电时，其执行部分即触头接通，使电动机的电路接通，电动机工作，若接触器的线圈没电时，其触头断开，电动机停止工作。

图17为模式判断示意图,开机之后先判断环境是冬季还是夏季，若是冬季进入冬季模式，如果是否，则进入夏季模式。

图18是冬季模式流程图,进入冬季模式后，将会分为四路。第一路是从上位机输入目标温度和湿度、照明时间，从传感器输入实际最高温度，然后比较目标温度T0与实际温度T1，若T0<T1,则增加横向风机的开通时间，实际温度升高，影响传感器，然后反馈回到传感器，输入实际温度，再次进行比较；若T0>T1，则判断暖风机是否达到最大接通时间，若是则减少风机的开通时间，若否，则增大风机的开通时间，然后实际温度升高，影响传感器，然后反馈回到传感器，输入实际温度，再次进行比较；若T0=T1，则进入到下一步，即从触感器输入实际温度，然后将实际湿度与目标湿度进行比较，看实际湿度是否小于等于目标湿度，若是，则直接反馈到触感器的输入，若否，则判断暖风机是否达到最大接通时间，若是，则进行人工降温；若否，则增大风机的开通时间，然后均反馈到触感器的输入。第二路是判断是否缺料，若否，则通过主料线传感器反馈到判断阶段；若是，则主料电动机工作。第三路为判断是否缺料，若否，则通过辅料线传感器反馈到判断阶段；若是，则辅料电动机工作,第四路判断湿度是否大于目标湿度，若否，则通过湿度传感器反馈到判断阶段；若是，则卷扬机电动机工作。

图19是夏季模式流程图,进入夏季模式后，将会分为四路。第一路是从上位机输入目标温度、湿度和照明时间，从传感器采集实际最低温度，然后比较目标温度T0与实际温度T1，若T0<T1,则判断暖风机是否开通，若是，则减少暖风机接通时间；若否，则看横向风机接通时间是否是最大值，若否，则增加横向风机的接通时间，若是，则判断纵向风机组数是否是最大，若否，则增加纵向风机的接通组数，然后直接反馈到温度传感器，若是，则打开水泵，同时也是直接反馈到温度传感器。若T0>T1，则判断大风机是否接通，若是则减少纵向风机的接通组数，然后直接反馈到温度传感器，若否，则横向风机是否是最小通风量，然后直接反馈到温度传感器，若是，则增加暖风机的接通时间，若否，则减少横向风机的接通时间，然后直接反馈到温度传感器。若T0=T1，则进入到下一步，即从湿度传感器采集实际最低湿度，然后将实际湿度D1与目标湿度D0进行比较，看实际湿度是否大于等于目标湿度，若实际湿度小于目标湿度，则判断横向风机组数是否达到最大，若是，则增加纵向风机的接通组数，然后反馈到湿度传感器的输入，若否，则增加横向风机的接通时间，然后反馈到湿度传感器的输入。若实际湿度大于等于目标湿度，则直接反馈到湿度感器的输入。第二路是判断是否缺料，若否，则通过主料线传感器反馈到判断阶段；若是，则主料电动机工作。第三路为判断是否缺料，若否，则通过辅料线传感器反馈到判断阶段；若是，则辅料电动机工作。第四路判断湿度是否大于目标湿度，若否，则通过湿度传感器反馈到判断阶段；若是，则卷扬机电动机工作。

本发明是一个用于一万只鸡养殖的，完整的鸡舍环境控制系统，主要是针对商品鸡养殖的环境。其设计的依据是现在标准鸡舍建造形式和相应的硬件设施。其中鸡舍及各种硬件设备不是发明的重点。该系统重点是PLC中程序的逻辑关系和外围的硬件电路设计。

一、需要控制的因素

根据肉鸡的生长所需要的环境，其主要可以控制的因素是：

1、温度

2、湿度

3、光照

4、饲料

5、气压

6、垫料湿度的控制

二、硬件的配置

根据这些因素，鸡舍在长期的建设过程中，总结了大量的经验，鸡舍的建设及硬件已经相对固定，鉴于此，我选用山东大牧人有限公司提供的够供一万只鸡生长的家禽彩钢质的鸡舍，其硬件针对以上七个因素也有具体的确定。针对这些硬件的控制即为该发明的最重要部分，针对不同的鸡舍，其工作原理类似，逻辑关系不变。主要包括：

①横向风机10台

主要是负责鸡舍内横向通风，即将鸡舍内的空气横向排出鸡舍。保证鸡舍内最小通风，和冬天情况下鸡舍内的通风，因为纵向功率太大，不适宜在冬季或者温度较低时使用。横向风机的运行是靠电动机带动的，而电动机是在PLC的控制下进行运行的。

②纵向风机8台

主要负责鸡舍内温度较高时，特别是夏季时即温度较高时，能够是空气迅速被排到鸡舍的外面，并形成一定的风速，保证鸡舍内的通风和降温。纵向风机的运行是靠电动机带动的，而电动机是在PLC的控制下进行运行的。

③卷扬机电机4台

卷扬机电动机主要是为了在垫料的湿度的过大时能够喷洒一定垫料，能够迅速缓解垫料的湿度，使鸡舍的环境能够好转。

④暖风机10台

主要负责鸡舍内温度较低时，特别是冬季时即温度较低时能够提供鸡舍所需要的热量，保证鸡舍内的温度。暖风机中的水管是由专门的关暖设备来供给的，水温保温60℃，夏天时不开。暖风机中的叶片将加热过的暖风机中的空气，吹到鸡舍内，以增加鸡舍内的温度。叶片是电动机带动的，电动机的开启和关闭是由PLC决定的。

⑤小窗电动机2台

小窗的主要作用是父子鸡舍内的横向进风，因为小窗的打开，使横向的排风和进风能够形成的气压，这样就能够保证鸡舍温度较低时鸡舍内的，通风和气压在可以接受的范围。小窗的开启和关闭是有电动机带动的，在PLC的控制下运行。

⑥卷风帘电动机4台

卷风帘主要是位于鸡舍纵向的一端，主要是负责鸡舍内纵向通风。因为纵向风机开启时，横向的小窗已经不能满足鸡舍内空气的进入量，所以此时将开启卷帘这样，空气就能从打开的卷帘处进入鸡舍。使鸡舍内的气压不至于过小。

⑦水泵4台

水泵的作用主要是在夏季温度特别高时，将水打到卷风帘的上端，由卷风帘的上端留下，由于卷风帘处的风速较高，使水迅速蒸发，带走大量的热量，使鸡舍内温度迅速降低，达到降温的目的。

⑧主料线电动机1台

主料线电动机，是通过绞笼，将料塔中的料送到鸡舍内的料线的分料斗中，保证个料塔一直有料，料塔中以便于分料线通过绞笼将将料线中的料运送到个食盆中。

⑨辅料线电动机

辅料线电动机主要是实时保证个料盆中都有饲料，其也是在PLC的控制下运行。具体的动作时，运行时带动绞笼，将分料斗中的料运送到聊盘中。

⑩温度传感器

温度传感器主要的作用是实时采集鸡舍内的温度信息，发送给PLC作为其运行其他设备调节温度的依据。

11湿度传感器

湿度传感器主要的作用是实时采集鸡舍内的湿度信息，发送给PLC作为其运行其他设备调节湿度的依据。

12断路器

主要是负责在电路电流过大时，或者负载过大时，能够及时切断电路实现保护电路的功能。

13继电器

主要是：实现电路的的放大作用，因为PLC的集成块能都提供的电流不能直接作为接触器的触发电流。所以通过继电器的线圈实现小电流控制大电流的目的。即在在PLC的作用下能够对相应的接触器进行操作，使其能够及时开通或者断开.

实现电路的手动和自动的切换功能。

14接触器

接触器是的作用是能够按照继电器的指令进行动作，是相应的的设备进行开通或者停止。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种家禽养殖专用环境控制系统，其特征在于，所述家禽养殖专用环境控制系统包括：饲料管理模块、光照管理模块、垫料模块、温度管理模块、湿度管理模块、风机管理模块； 

饲料管理模块,用于对鸡舍内的料斗进行管理； 

光照管理模块，用于对灯泡按时的点亮或者熄灭; 

垫料模块,对垫料进行管理； 

温度管理模块,用于经过PLC控制器分别控制暖风机、横向通风、纵向通风和水泵，暖风机、横向通风、纵向通风和水泵分别作用于鸡舍； 

湿度管理模块,应用经过PLC控制器分别作用于横向风机、纵向风机和水泵，横向风机、纵向风机和水泵然后分别作用于鸡舍，然后将鸡舍的湿度直接反馈到湿度传感器。 

2.如权利要求1所述的家禽养殖专用环境控制系统，其特征在于，所述垫料模块包括：湿度传感器、PLC控制器、卷扬机电动机； 

所述湿度传感器连接所述PLC控制器，所述PLC控制器控制所述 卷扬机电动机，连接到鸡舍进行作用，然后再反馈到所述湿度传感器。 

3.一种家禽养殖专用环境控制电路，其特征在于，所述家禽养殖专用环境控制电路包括： 

横向电机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上； 

小窗电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM20相连接，接触器KM20再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM20线圈，与继电器KA20相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上；对于小窗关控制电路图，三相电源L1、L2、L3分别依次与两个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM10相连接，接触器KM10再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM10线圈，与继电器KA10相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上； 

卷帘电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM18相连接，接触器KM18再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM18线圈，与继电器KA18相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上； 

纵向风机组电动机的电路包括八个电动机的分别控制，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM1线圈，与继电器KA1相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上； 

暖风机电动机的电路，，三相电源L1、L2、L3分别依次与十个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与十个接触器相连接，各个接触器再依次连接到相应的用电器，然后用电器的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L3经过接触器KM9线圈，与继电器KA9相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L2上； 

水泵的电路，三相电源L1、L2、L3分别依次与4个断路器DZ108的三相相连接，各个断路器分别依次与接触器KM11相连接，接触器 KM18再依次连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端分别连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM18线圈连接，然后与继电器KA11相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上； 

主料线电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM1再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM12线圈连接，然后与继电器KA12相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上； 

辅料线的电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM18的三相相连接，接触器KM13再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过接触器KM13线圈，与继电器KA13相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上， 

控制器的电路图，控EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连，并受其控制，使用其拓展模块系列的EM222，EM222具有四个输出接口能够直接与CPU224相连； 

卷扬机电动机的电路，三相电源L1、L2、L3分别与断路器DZ108的三相相连接，断路器三相依次与接触器KM21的三相相连接，接触 器KM21再连接到相应的电动机，然后电动机的的另一端连接到零线N1，三相电源中的L2经过指示灯与接触器KM21线圈连接，然后与继电器KA21相连接，同时与旋转开关相连接，通过指示灯连接到三相电源中的L1上。 

4.如权利要求3所述家禽养殖专用环境控制电路，其特征在于，所述控制器主要由CPU224控制模块、湿度传感器输入控制模块、温度传感器控制输入模块、EM222扩展模块及EM222扩展模块组成。 

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