基于PLC的密闭产蛋鸡舍环境控制系统设计

疫情的发生，而且能提高饲养者的收益。此设计的另一个想法是要减小饲养者的劳动强度，通过系统自动调节室内温度、湿度、光照等，饲养者只需要通过显示屏就能够全面了解养鸡舍内实时情况，既做到了节省人力，又做到了环保节能。通过报警装置，还可以及时提醒饲养者鸡舍内发生的异常。

1.解决人工控制灯光带来的误差。使开灯的时间足够精确，能够合理地控制光照强度。

2.能够实时监测鸡舍的温度、湿度，及时控制温湿度，避免人为操作失误。

3.本系统有断电保护功能，不必重新输入相关参数。

4.本系统具有报警功能，当鸡舍出现异常状况能够及时发出报警信号，提示管理人员排除故障，避免更大的事故发生。

5.本系统采用PLC控制，与其他单片机系统相比较，系统更稳定、可靠。

6.本系统同时可提供远程智能控制接口，为系统的网络化的鸡舍监控系统提供技术支持。

一、系统设计

（一）系统整体结构

本系统主要由上位机和下位机两部分组成：上位机由触摸屏组成监控系统；下位机为PLC组成自动化控制系统（主要包括：数据采集模块、执行部件等部分）。可实现养鸡场的综合监控，包括室内的温度、湿度、氨气浓度、光照等，并对温度、湿度、氨气浓度、光照度进行自动或手动控制，为鸡的生长提供舒适的环境，提高养殖行业的经济效益。系统的总体结构框图如图1所示。

（二）主控模块

主控模块采用台达PLC作主控器，型号为DVP-20SX2。该主机具有PID Auto Tuning指令，提供高效率PID控制功能，同时具备4AI/2AO。

（三）采集模块介绍

温湿度采集模块采用JCJ100TB485 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合式传感器。

（四）控制模块介绍

降温控制模块装置选择湿帘和负压风机配合使用，采用纵向通风降温，纵向通风降温具有设计安装简单、成本较低，通风和降温效果良好，适合养鸡场使用。温度传感器检测到室内温度高于设定值时，通过PLC控制湿帘降温系统进行室内温度调节。

升温装置采用电热丝加热升温方案，放置均匀，以便鸡舍空气的温度均匀。避免局部温度高，造成鸡舍流动风。本案针对产蛋鸡舍的环境控制，最佳温度范围在19℃-23℃，PLC将检测到的温度信息与设定值进行比较，偏离温度控制区间时，根据偏离情况控制相应模块进行调节。

产蛋鸡舍的适宜湿度在适宜温度时，一般认为，45%～70%是鸡的适宜湿度，相对湿度60%左右较好，所以选择相对湿度为45%～65%。增湿系统采用喷雾增湿的方案，在鸡舍屋顶附近不同范围内安装喷雾头，湿度传感器检测鸡舍内湿度情况，湿度传感器把检测湿度信号转换成相应的电压信号，通过滤波放大电路作用后传给控制中枢PLC，当检测到室内湿度小于45%时，PLC输出相应信号，控制水泵开启，水泵提供足够的水压，以雾的形式喷出，把雾喷向屋顶和导流板上，进行增湿操作，当检测到室内的湿度大于65%时切断水泵。

鸡舍降湿系统采用通风降湿，当湿度传感器检测到室内湿度高于66%，启动通风机。当室内相对湿度低于50%停止风机工作。

鸡舍的光照强度根据鸡的视觉和生理需要而定，光照太强不仅浪费电能，且鸡易惊群，活动量大，消耗能量，易发生斗殴和啄癖。光照过弱，影响采食和饮水，起不到刺激作用，影响产蛋量。产蛋期采用10-20勒克斯瓦/平方米。每天光照时间采用13-15小时为宜，利用PLC的时钟模块进行定时，精确、准确地控制光照时间，满足鸡不同时期对光照时间的高度要求。这样使蛋鸡更健康地产蛋并且产蛋量更高，产蛋持久，蛋个大。设定24小时一循环，一周期内开灯时间控制为15小时。

通风控制模块，采用负压通风，利用排风机将鸡舍内污浊空气强行排出舍外，在建筑物内造成负压，新鲜空气从进风口自行进入鸡舍。负压通风投资少，管理比较简单，进入鸡舍的气流速度较慢，鸡体感觉比较舒适，成为广泛应用于密闭鸡舍的通风方式。采用纵向通风，排风扇全部安装在鸡舍一端，进风口在另一侧山墙，空气沿鸡舍的纵轴方向流动。采用矩形通风口，采用含有导流板的矩形口，可以控制风速的大小，并且能够遮阳防止外光进入鸡舍。最小通风就是计算出一个鸡舍内所需要的最小通风量，最小通风量用Y/（m^3*min）来表示，通风量由鸡的数量来确定。选择好风机，风机的排风量为X/min，排风机的数量为n，最小模式下工作的为m台。强制通风是指风机持续开启不进入最小通风模式，只有在收到敏感信号（温度含量、湿度含量、键盘输入）进行开启与关断。关断后自动进入最小通风模式（键盘控制时能够开启备用的风机）。

报警模块设计，鸡舍里面有可能发生紧急的情况：温度异常（>32℃或<10℃）、湿度异常（<30%或>70%）、灯损坏。所以报警是非常重要的，这样才能避免损失或使损失降到最低。采用声光双重警报信号来报警，使报警系统更有效起到报警的功效，当报警信号来到时PLC接受信号并发出报警信号，使报警器动作。

三、系统硬件、软件设计

（一） PLC的I/O口分配

见表1。

（二） 软件程序设计

软件程序设计主要包括四部分：（1）PLC控制程序设计；（2）PLC与温湿度传感器的通讯；（3）PLC与上位机的通讯；（4）上位机的画面设计。

1.PLC程序编写

因篇幅有限，程序较长，所以展示出部分程序。

2.PLC与温湿度传感器的通讯

PLC与温湿度传感器采用Ethernet通讯方式，调试PLC与传感器通讯时，要根据传感器自身所带的指令，编程设置通讯的方式、通讯的地址、通讯的数据格式，其详细设置如图3所示。

3. PLC与上位机的通讯

PLC与上位机触摸屏的通讯采用RS232的通讯方式，两者根据相应的通讯指令进行通讯参数的设置，见图4。

4.上位机画面设计

上位机采用触摸屏进行监控，其编程简单。监控画面如图5所示，画面直观、控制便捷。

四、结 论

本方案是解决规模化密闭式蛋鸡舍的环境控制，实现自动控制鸡舍环境，给蛋鸡提供舒适的产蛋环境，节省人力、物力资源，环保节约，与人工单独控制相比更加精确。本方案易于实现，使用者设置环境参数只需在LCD屏上手动调节，操作简单，适合广大养殖人群的使用。方案设计中应用台达公司的PLC作为主控器，温湿度传感器作为数据采集系统，排风控制模块、温度控制模块、灯光控制模块、湿度控制模块、报警模块构成执行系统，使用台达公司的LCD触摸屏做显示、设置系统，三大系统与主控器共同构成产蛋鸡舍环境控制系统。

[参考文献]

[1]杨宁.我国蛋鸡业发展现状和趋势分析[J].北方牧业，2010，（4）.

[2]段晓红. 鸡舍环境控制的研究及推广[D] .甘肃农业大学，2005.

[3]李保明，施正香.设施农业工程工艺及建筑设计[M].北京：中国农业出版社，2005.

[4]殷若新.影响鸡蛋品质的因素分析[J].家禽科学.2009，（9）.

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