本科生畢業(yè)設計基于PLC的規(guī)模化養(yǎng)豬場的溫濕自動控制系統(tǒng)的設計DesignfortheAutomaticControlSystemoftheTemperatureAndHumidityintheLargeScalePigFarmXX指導教師：XXX職稱副教授XX大學XXXXX學院：XXXX學院專業(yè)：電氣工程及其自動化年級：2009設計提交日期：答辯日期：答辯委員會主任：XXXXXX大學20013年5月6日基于PLC的規(guī)模化養(yǎng)豬場的溫濕自動控制系統(tǒng)的設計XXXXXX學院，云南昆明650201摘要本文通過采用由溫濕度傳感器、三菱PLC、風機、制冷器和供熱泵等溫濕度控制設備構(gòu)成的控制系統(tǒng)，對哺乳仔豬養(yǎng)豬場內(nèi)溫度和濕度進行控制,維持養(yǎng)豬場內(nèi)的溫濕度在一定范圍內(nèi)，使哺乳仔豬豬群發(fā)揮最佳生長狀況，以提高養(yǎng)豬場的經(jīng)濟效益。本文首先提出兩個方案,再通過對兩個方案優(yōu)缺點的比較,最終確定用方案二。在方案二中傳感器接收到的信號通過外電路比較后，再由與門電路組合,最終把溫濕度信號組成九個組合，九個組合經(jīng)驅(qū)動電路后輸入PLC,最后由PLC控制相應電機的啟停。該系統(tǒng)的使用，對降低仔豬的發(fā)病率，增加仔豬的成活率和日增重量有一定的作用。關(guān)鍵詞：規(guī)模化養(yǎng)豬場；溫度控制；濕度控制；PLCScalepigfarmsoftemperaturehumidityautomaticcontrolsystembasedonPLCofdesignTanjingFacultyofEngineeringandTechnologyYunanAgriculturalUniversity，HeilongtanKunming650201ABSTRACTAreadoptedinthispaper,thetemperatureandhumiditysensor,mitsubishiPLC,fan,refrigeratorandheatpump,suchastemperatureandhumiditycontrolequipmentdesignsystem,consistingofthelactationpigletpigsbasedonthetemperatureandhumiditycontrol.Maintainpigproductionfieldwithinacertainrangeoftemperatureandhumidity,makesthelactationpigletpigsplayoptimalgrowthconditions,inordertoimprovetheeconomicbenefitsofpigfarms.Thispaperproposestwosolutions,andthenthroughthecomparisonofadvantagesanddisadvantagesofthetwoschemes,thefinalinscheme2.Inscheme2.Thereceivedsignalbycomparingtheexternaltemperatureandhumiditysensorrespectivelydividedintohigh,mediumandlowthreegears,thenthegatewiththetemperatureandhumidityofsixgearsnine,ninecombinationsbythedrivecircuitinputafterthePLC,andfinallybythePLCcontrolofthecorrespondingmotorrev.Stop.Theuseofthesystem,toreducetheincidenceofpiglets,andincreasethesurvivalrateofpigletsandgrowingweighttohavecertaineffect.Keywords:large-scalepigfarm;Temperaturecontrol;Humiditycontrol;PLC目錄摘要Ⅰ目錄III圖目錄V表目錄VI符號及其計量單位說明VII1前言12.概述22.1.豬場內(nèi)溫度對哺乳仔豬的影響22.2養(yǎng)豬場內(nèi)濕度對哺乳仔豬的影響33.規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案設計43.1規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案一43.1.1方案一的設計思路43.1.2方案一的控制流程43.1.3方案一的優(yōu)缺點53.2規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案二53.2.1方案二的設計思路53.2.2方案二的控制流程53.2.3方案二的優(yōu)缺點53.3規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度最終控制方案的確定64規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度系統(tǒng)設備的選型和計算74.1電磁閥的選擇74.2濕簾風機系統(tǒng)94.2.1濕簾風機系統(tǒng)概述94.4.2濕簾風機系統(tǒng)的選型與計算10風機的選擇與相關(guān)計算10水泵的選擇和相關(guān)計算124.3供熱泵的選擇134.3.1熱泵概述134.3.2熱泵的相關(guān)計算144.4降濕設備的選擇144.4.1降濕設備簡介153.4.2除濕機的相關(guān)計算154.5制冷設備的選擇164.5.1制冷機簡介164.5.2制冷機的相關(guān)計算174.6按鈕、指示燈和報警器的選擇194.7PLC的選擇204.7.1PLC的簡介204.7.2PLC機型選擇的基本原則214.7.3PLC容量的選擇步驟234.7.4PLC的選型235設計內(nèi)容245.1設計介紹245.2強電系統(tǒng)245.3自動控制部分的設計245.3.1控制面板及其功能24PLC的I/O接口分配255PLC編程介紹265.3.4程序初始化設計295.3.5自動控制循環(huán)方式305.3.6報警設計325.3.7操作說明336結(jié)論33參考文獻35致謝36圖目錄圖1方案二溫濕度信號處理圖6圖2最終確定的溫濕度控制方案的流程圖7圖3電磁閥工作原理圖9圖4濕簾風機系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成10表目錄表1不同溫濕度情況下各設備的啟停情況表4表2不同溫濕度情況下各設備的啟停情況表7表34WE6E61/0FWR220-50NZ5L的相關(guān)技術(shù)參數(shù)9表4T30型軸流通風機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)11表51ZDB漩渦式清水泵相關(guān)技術(shù)參數(shù)13表6HWD-78-1工程系列熱泵相關(guān)技術(shù)參數(shù)表14表SEQ表\*ARABIC7DH—8190C除濕機相關(guān)技術(shù)參數(shù)15表8SL-15制冷機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)17表9按鈕和燈等設備的相關(guān)參數(shù)19表10PLC的I\O接口分配24表11基本指令26表12初始化程序表27表13自動部分程序表28表14報警程序的指令表29符號及其計量單位說明P30：有功計算負荷，單位kW；Kd：需要系數(shù)；Pe：額定有功功率，單位kW；Q30：無功計算負荷，單位kvar；S30：視在計算負荷，單位kVA；I30：計算電流，單位A；：額定電壓，單位kV；cosφ：功率因數(shù)；：導體所在電路的最大持續(xù)工作電流，單位A；:相應于導體額定環(huán)境溫度條件下導體的長期允許電流，單位A；：熔斷器額定電流，單位A；基于PLC的規(guī)模化養(yǎng)豬場的溫濕自動控制系統(tǒng)的設計1前言“豬為六畜之首,豬糧安天下。"中國是世界公認的養(yǎng)豬大國,2010年豬存欄量4.7億頭,其中母豬存欄4765萬頭,出欄量6.67億頭,均居世界第一,約占全球的一半。2010年出欄率142％，平均每頭母豬年提供出欄豬14頭。2011年，中國豬平均存欄量4.68億頭，總出欄量6.62億頭，出欄率141％.總結(jié)這幾年，我國規(guī)模化養(yǎng)豬迅速發(fā)展，未來十年將是中國養(yǎng)豬業(yè)規(guī)模化發(fā)展的黃金期。規(guī)模化養(yǎng)豬要依靠技術(shù)進步提高養(yǎng)豬生產(chǎn)水平.降低成本，提高經(jīng)濟效益。豬生長發(fā)育的潛力是由遺傳決定的，而環(huán)境則決定了這種潛力能在多大程度上反映出來。再好的良種如果沒有適宜的環(huán)境條件，其遺傳優(yōu)勢也不能得到充分發(fā)揮。豬場環(huán)境因子，特別是溫度和濕度，作為豬生長的關(guān)鍵因素，直接影響到豬的生長性能以及是否引發(fā)疾病。仔豬培育是養(yǎng)豬生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，集中反映母豬生產(chǎn)力水平的高低，即每頭母豬年提供斷乳仔豬重（包括斷乳仔豬頭數(shù)及斷乳個體重）。因此，仔豬培育的中心任務就是獲得最高的成活率和最大的斷乳個體重。哺乳仔豬養(yǎng)豬場溫度、濕度環(huán)境控制的好壞是決定哺乳仔豬育成率高低的重要因素。因此，注重哺乳仔豬的環(huán)境溫度、濕度控制，做好哺乳仔豬局部采暖保溫。以及整個豬舍的濕度控制。對于提高仔豬成活率和母豬的年生產(chǎn)力具有重要的意義。本文經(jīng)過查閱相關(guān)文獻資料，對哺乳仔豬養(yǎng)豬場的環(huán)境溫度、濕度的控制提出控制方案，并經(jīng)過可行性分析最終確定控制方案。根據(jù)最終確定的控制方案而設計的系統(tǒng)，采用了溫濕度傳感器采集信號并有外電路分別把溫濕度分成高、中、低三檔后輸入PLC，再由PLC根據(jù)輸入的檔位來控制相應的溫濕度控制設備的啟停，是哺乳仔豬豬舍的溫濕度維持在最佳范圍內(nèi)。本系統(tǒng)主要包括了三個部分:輸入PLC的信號采集部分、自動控制部分和手動控制部分。本設計說明書主要為自動控制部分的說明，敘述了哺乳仔豬舍溫濕度控制方案的設計、系統(tǒng)相關(guān)設備的介紹、選型和計算和自動控制部分的設計和編程等內(nèi)容。℃℃。熱環(huán)境與豬體生理恒定性密切相關(guān)，而體溫恒定是機體進行正常生命活動和生產(chǎn)的基礎(chǔ)。豬在呼吸、循環(huán)、肌肉活動、采食、消化等過程中不斷產(chǎn)生熱量，并通過傳導、對流、輻射、蒸發(fā)等途徑向周圍環(huán)境散發(fā)。環(huán)境溫度和濕度是豬與其生存環(huán)境保持平衡的重要因素，豬在適宜環(huán)境范圍中，能借助物理調(diào)節(jié)維持正常體溫。當環(huán)境溫度逐漸升高或環(huán)境溫度與濕度都較高時，豬體就開始通過加速血液循環(huán)，加快皮膚與呼吸蒸發(fā)散熱調(diào)節(jié)體溫。溫度繼續(xù)升高，豬就表現(xiàn)出活動量和采食量減少，飲水增加，生長緩慢，甚至出現(xiàn)負增重等熱應激反應。環(huán)境溫度是影響豬的體溫、心率和行為變化的主要原因，隨著環(huán)境溫度升高超出等熱區(qū)，豬表現(xiàn)出體溫升高、心率加快、呼吸次數(shù)增多及白天活動減少、夜晚活動增加等行為生理熱應激反應，同時采食量減少，日增重減緩，飲水增加。高溫高濕環(huán)境下，豬的行為生理反應和生產(chǎn)性能的熱應激反應更嚴重。從出生到斷奶階段的仔豬稱為哺乳仔豬（吃母乳的仔豬）。仔豬在胎兒期完全依靠母體供給營養(yǎng)物質(zhì)并排出廢物，母體對胎兒來說是個相對穩(wěn)定的生長發(fā)育環(huán)境。與之相比，仔豬出生后生活條件發(fā)生了巨大的變化，仔豬首先要使用肺呼吸；其次是必須用消化道來吸收食物中的營養(yǎng)物質(zhì)；再次是只接受自然條件和人為環(huán)境的影響。哺乳仔豬完全處在人為環(huán)境之中，生死存亡與胎兒期的豬相比受認為環(huán)境影響更大、更直接。哺乳仔豬具有以下生理特點：（1）消化器官不發(fā)達，消化腺機能不完善；（2）生長勢強；（3）物質(zhì)代謝旺盛；（4）體溫調(diào)節(jié)機能不完善；（5）抗病力低。哺乳仔豬飼養(yǎng)管理的重點是：是仔豬的成活率高、生長發(fā)育快、個體大小均勻整齊、健康活潑、斷奶體重大，為以后養(yǎng)成育種豬和商品豬打下良好基礎(chǔ)。哺乳仔豬的體溫調(diào)節(jié)不完善主要是因為；(1)神經(jīng)調(diào)節(jié)機能不健全；（2）物理調(diào)節(jié)能力有限；（3）化學調(diào)節(jié)功能不健全，體內(nèi)能源儲備少。仔豬剛出生時大腦發(fā)育不夠健全，通過神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的能力差。，同時仔豬體內(nèi)能源的儲存較少，遇到寒冷血糖很快就降低，如不及時吃到食物很難成活。仔豬正常體溫約為39℃，剛出生時所需要的環(huán)境溫度為30～32℃[1]，當環(huán)境溫度偏低時仔豬體溫開始下降，下降到一定范圍開始回升。仔豬出生后體溫下降的幅度及恢復所用時間視環(huán)境溫度而變化，環(huán)境溫度越低則體溫下降的溫度越大，恢復所用時間越長，當環(huán)境溫度降低到一定范圍時仔豬則會凍僵、凍死。綜上所述，由于初生仔豬調(diào)節(jié)體溫適應環(huán)境的能力差，同時其保溫性能差（皮薄毛疏），虛熱多（體溫較成年豬高）、產(chǎn)熱少（體內(nèi)儲能少），故仔豬對環(huán)境溫度的要求較高，有“小豬畏寒”之說。寒冷對仔豬的直接危害是凍死，同時又是壓死、餓死和下痢的誘因。因為仔豬遇低溫時，體溫降低，行動呆滯，吸乳無力，最終導致被壓死、餓死貨病死。仔豬最適宜的環(huán)境溫度為：0～3日齡為29～35℃,3～7日齡為25～29℃,7～14日齡為24～28℃,14～21日齡為22～26℃,21～28日齡為21～25℃,28～35日齡為20～22℃[1]。2.2養(yǎng)豬場內(nèi)濕度對哺乳仔豬的影響濕度是用來表示空氣中水汽含量多少的物理量，常用相對濕度來表示。豬場內(nèi)空氣的相對濕度對豬的影響，和環(huán)境溫度有密切關(guān)系。無論是幼豬還是成年豬，當其所處的環(huán)境溫度是在較佳范圍之內(nèi)時，舍內(nèi)空氣的相對濕度對豬的生產(chǎn)性能基本無影響。試驗表明，若溫度適宜，相對濕度從55%變到75%，豬的增重無異常。這時，常出于其他的考慮，來限制相對濕度。例如，考慮到相對濕度過低時豬舍內(nèi)容易飄浮灰塵，過低的相對濕度還對豬的黏膜和抗病力不利;相對濕度過高會使病原體易于繁殖，也會降低豬舍建筑結(jié)構(gòu)和舍內(nèi)設備的壽命。所以就算是處于較佳溫度范圍內(nèi)，舍內(nèi)空氣的相對濕度也不應過低或過高。當舍內(nèi)環(huán)境溫度較低時，相對濕度大，會使豬增加寒冷感。這是由于豬的毛、皮吸附了潮濕空氣中的水分后，導熱性增大，使豬體散熱量增大。同時，隨著通風換氣，使蘊含于水汽中的大量潛熱流失到舍外，降低了舍溫。因此較低舍溫時，相對濕度大，會影響豬的生產(chǎn)性能，這一點對幼豬更為敏感。例如，據(jù)試驗在冬季相對濕度高的豬舍內(nèi)的仔豬，平均增重比對照組低48%左右，且易引起下痢、腸炎等疾病。當舍內(nèi)環(huán)境溫度較高時，舍內(nèi)相對濕度大，同樣也會影響豬的生產(chǎn)性能。豬原本適應濕度變化的能力較強，即使相對濕度超過85%對生長性能影響也不大，但高溫下的高濕，會妨礙豬的蒸發(fā)散熱，從而加劇了高溫的危害。如果溫度超過適宜溫度，相對濕度從40%升高到70%，便會減緩豬的增重。綜合考慮，適宜豬生活的相對濕度為55%―75%。3.規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案設計根據(jù)控制要求，維持哺乳仔豬養(yǎng)豬場內(nèi)溫濕度在合適的范圍內(nèi)，以0～3日齡仔豬為例，維持溫度在30～32℃，濕度在55%～75%范圍之內(nèi)。各個設備在不同溫濕度狀態(tài)下的的啟停如見表1。表SEQ表\*ARABIC1不同溫濕度情況下各設備的啟停情況表Table1Underdifferenttemperatureandhumidityeachequipmentrev.Stoptable溫濕度前后窗后窗風機濕簾風機水泵供熱泵降濕設備制冷器高溫高濕開開關(guān)關(guān)開開中溫高濕低溫高濕高溫中濕中溫中濕低溫中濕高溫低濕中溫低濕低溫低濕開關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)開開關(guān)開關(guān)開關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)開開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)3.1規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案一3.1.1方案一的設計思路把溫濕度傳感器采集到的溫濕度信號直接傳輸至控制器，在控制器中進行數(shù)據(jù)比較，先比較濕度在比較溫度濕度。控制器根據(jù)比較的結(jié)果來啟停相應的溫濕度控制設備。3.1.2方案一的控制流程溫濕度信號傳至控制器后在控制器中先比較濕度的大小，比較得出三個支路：濕度高于75%的、濕度在55%～75%之間的和濕度低于55%的，接著對應于濕度比較后的每個支路再比較溫度，跟濕度比較的一樣得出三個支路:溫度高于32℃的、溫度在30～32℃之間的和溫度低于30℃的。最后總共得出九個支路。例如：溫濕度傳至控制器后先比較濕度，濕度介于55%～75%之間，再比較溫度，溫度高于32℃，則要打開豬場前后窗、停止后窗風機、啟動濕簾風機水泵、停止供熱泵、停止降濕設備、啟動制冷器，等待60s后，再返回去進行溫濕度的比較。其他支路也是如此。方案一的控制流程如附圖1所示。3.1.3方案一的優(yōu)缺點控制思路簡單清晰，但是若采用PLC做控制器則此方案不可行，因為PLC內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)比較這個功能。采用單片機來控制是可行的，單片機可以進行數(shù)據(jù)的比較，但是單片機最大的缺點就是穩(wěn)定性不強，抗干擾能力差。3.2規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度控制方案二3.2.1方案二的設計思路由于單片機的抗干擾性和穩(wěn)定性都不強，，而PLC的抗干擾性和穩(wěn)定性都比較好，所以還是考慮用PLC來控制。PLC中不能進行數(shù)據(jù)比較，就在PLC外部進行數(shù)據(jù)比較，再把比較好的信號傳入PLC,，由PLC根據(jù)信號來控制響應點的啟停。3.2.2方案二的控制流程如圖1所示,最后PLC根據(jù)輸入啟停溫濕度控制設備。PLC根據(jù)輸入信號啟停溫濕度控制設備,如附圖2所示。例如，當輸入為高溫高濕時，由PLC打開豬場的前后窗、后窗風機、降濕設備、置冷器、警示燈。同時關(guān)閉濕簾風機水泵、供熱泵、報警器。等待60s后，再返回去進行溫濕度的檢測。圖SEQ圖\*ARABIC1方案二溫濕度信號處理圖Figure1SchemetwoTemperatureandhumiditysignalprocessingdiagram3.2.3方案二的優(yōu)缺點方案二采用了PLC進行控制，穩(wěn)定性和抗干擾能力都有了保障，控制思路清晰明了。3.3規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度最終控制方案的確定單片機是單片微型計算機的簡稱，它是把微型計算機的各個功能部件，及中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時/計數(shù)器及I/O接口電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個既小巧有完善的計算機硬件系統(tǒng)，可實現(xiàn)微型計算機的基本功能。單片機具有以下特點：體積小、控制功能強、成本低。使用溫度范圍廣，芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的。易于擴展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。低電壓、低功耗。集成度高。可以方便地實現(xiàn)多機和分布式控制，從而使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為高。和PLC（關(guān)于PLC將在后文介紹）相比，單片機的穩(wěn)定性和抗干擾能力沒有PLC那么強,同時單片機使用的語言是匯編語言，跟PLC所使用的梯形圖或者狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖相比，復雜了很多，不易于被廣大電氣技術(shù)人員所理解。由于PLC內(nèi)部不能進行數(shù)據(jù)的比較，單片機內(nèi)部可以比較數(shù)據(jù)的比較，但由于單片機穩(wěn)定性和抗干擾能力不強，所以不采用方案一。最終確定采用方案二。表SEQ表\*ARABIC2不同溫濕度情況下各設備的啟停情況表Table2Underdifferenttemperatureandhumidityeachequipmentrev.Stoptable溫濕度前后窗后窗風機濕簾風機水泵供熱泵降濕設備制冷器高溫高濕開開關(guān)關(guān)開開中溫高濕開關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)低溫高濕關(guān)關(guān)關(guān)開開關(guān)高溫中濕開關(guān)開關(guān)關(guān)開中溫中濕關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)低溫中濕關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)高溫低濕關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)開中溫低濕開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)低溫低濕關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)關(guān)最終確定的控制方案為方案二。方案二的控制流程:先由外電路把溫度分成高(大于32℃)、中(30℃～32℃)、低(低于30℃),濕度分成高(高于75％)、中(55％～75％)、低(低于55％)。再由與門把溫的六個檔組成九個組合,九個組合經(jīng)驅(qū)動電路后輸入PLC,如圖2圖2最終確定的溫濕度控制方案的流程圖Figure2Ultimatelydeterminethetemperatureandhumiditycontrolprogramflowchart4規(guī)模化養(yǎng)豬場溫濕度系統(tǒng)設備的選型和計算4.1電磁閥的選擇在液壓系統(tǒng)中，用于控制和調(diào)節(jié)工作壓力的高低、流量大小以及改變流量方向的元件，統(tǒng)稱為液壓控制閥。液壓控制閥通過對工作液體的壓力、流量以及流液方向的控制與調(diào)節(jié)，從而可以控制液壓執(zhí)行元件的開啟、停止和換向，調(diào)節(jié)其運動速度和輸出扭矩（或力）。液壓控制閥按功能分類有：(1)壓力控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路壓力的閥，如溢流閥、減壓閥、順序閥壓力繼電器等；(2)方向控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路中方向及其通和斷，從而控制執(zhí)行元件的運動方向及其啟動、停止的閥。如單向閥、換向閥等；(3)流量控制閥用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)或回路中工作液體流量大小的閥。如節(jié)流閥、調(diào)速閥、分集流閥等。在液壓傳動系統(tǒng)中廣泛采用的是滑閥式換向閥，電磁換向閥是用電磁鐵的吸力來推動閥芯運動以變換流體流動方向的控制閥，簡稱電磁閥。電磁換向閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，通常所說的電磁換向閥為滑閥結(jié)構(gòu)，稱球狀或錐狀閥芯的電磁換向閥為電磁換向座閥，也稱電磁球閥。本設計利用電磁閥來控制豬場前后窗的開和關(guān)。本系統(tǒng)所選用的電磁閥型號為：4WE6E61/0FWR220-50NZ5L。WE型方向控制閥是電磁鐵操作的換向滑閥,用以控制油液的開啟,停止和方向。其工作原理如圖4。這種方向控制閥主要包括閥體(1),1個或2個電磁鐵(2),控制閥芯(3)和1個或2個復位彈簧(4)。在未通電的狀態(tài)下,控制閥芯(3)由復位彈簧(4)保持在中間或初始位置(脈沖閥除外),控制閥芯(3)由濕式電磁鐵(2)操作。為了保證獲得滿意的操作,務必使電磁鐵的壓力腔充滿油液。電磁鐵(2)的力經(jīng)過推桿(5)作用在控制閥芯(3)上,將其由靜止推向所需位置.這就使油液從P至A,B至T,P至B或A至T自由流動。當電磁鐵(2)斷電時,控制閥芯(3)被復位彈簧(4)推向初始位置。可選的手動應急操(6)在電磁鐵不通電的情況下可控制閥芯(3)運動。圖3電磁閥工作原理圖Figure3olenoidvalveworkingprinciplediagram4WE6E61/0FWR220-50NZ5L是包括帶2個切換位置,2個電磁鐵和1個定位機構(gòu)的方向控制閥。兩個切換位分別固定,因此沒有必要使電磁鐵一直通電。4WE6E61/0FWR220-50NZ5L電磁換向閥的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。表SEQ表\*ARABIC34WE6E61/0FWR220-50NZ5L的相關(guān)技術(shù)參數(shù)Table3Relatedtechnicalparametersof4WE61/OFWR220-50NZ5L工作油口4型號WE公稱通徑（mm）6閥芯形式E設計系列號61定位形式機械定位應急操作帶手動應急操作按鈕插頭形式方形帶燈插頭密封件丁晴橡膠符號W220-50輸入電壓220V頻率50Hz允許壓差±10%2的鋁線，選用的熔體電流為1A的熔斷器FU9為RC1A-5/1，接觸器為CJ20-10。4.2濕簾風機系統(tǒng)4.2.1濕簾風機系統(tǒng)概述濕簾風機系統(tǒng)的工作原理與組成有圖5所示。濕簾風機系統(tǒng)具有降溫、增濕和結(jié)晶孔空氣的功能。第一，降溫系統(tǒng)。（1）“濕簾-負壓風機”降溫系統(tǒng)是由紙質(zhì)多孔濕簾、水循環(huán)系統(tǒng)、風扇組成。未飽和的空氣流經(jīng)多孔、濕潤的濕簾表面時，大量水分蒸發(fā)，空氣中由溫度體現(xiàn)的顯熱轉(zhuǎn)化蒸發(fā)潛熱，從而降低空氣自身的溫度。風扇抽風時將經(jīng)過濕簾降溫的冷空氣源源不斷引入室內(nèi)，從而達到降溫效果。（2）濕簾冷風機降溫是用循環(huán)水泵不間斷地把接水盤內(nèi)的水抽出，并通過布水系統(tǒng)均勻地噴淋在蒸發(fā)過濾層上，使室外熱空氣通過蒸發(fā)換熱器(蒸發(fā)濕簾)內(nèi)與水分進行熱量交換，通過水蒸發(fā)而達到降溫、清涼，潔凈的空氣則由低噪音風機加壓送入室內(nèi)，以此達到降溫效果。第二，增濕系統(tǒng)。濕簾作為增濕介質(zhì)時，多用于種植園、溫室及其他某些對濕度要求較高的特殊行業(yè)。由于濕簾具有吸水、耐水、擴散速度快，效能持久等特點，很適合用于調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。第三，過濾系統(tǒng)。濕簾還具有通風透氣和耐腐蝕性能，對空氣中污塵具有極好的過濾作用，是無毒無味潔凈增濕、給氧降溫的環(huán)保材料，所以也用作空氣凈化和過濾的介質(zhì)。圖4濕簾風機系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成Figure4Wetcurtainfansystemworkingprincipleandsystemcomposition4.4.2濕簾風機系統(tǒng)的選型與計算濕簾風機系統(tǒng)包括濕簾、風機和水泵，下面主要介紹風機和水泵的選擇及其相關(guān)計算。風機的選擇與相關(guān)計算系統(tǒng)采用4臺T30型軸流通風機，T30型軸流通風機是一種結(jié)構(gòu)簡單，噪音較小的低壓軸流壓通風機。適用于廠房、倉庫、辦公室、住宅通風換氣，加強暖氣散熱，也可以去掉機殼安裝在排氣管道內(nèi)，以提高管道內(nèi)的風壓。表SEQ表\*ARABIC4T30型軸流通風機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)Table4RelatedtechnicalparametersofT30typeofaxialflowfan機號

(No.)轉(zhuǎn)速

(r/min)風量

(m3/h)全壓

(Pa)配用電機

(Kw)290020001450100032900323014501610290051502451450256042900770014503880514507500經(jīng)過綜合比較，采用了機號為3功率為0.37kW風機。電動機型號T30-3；數(shù)量為4臺；參數(shù)：額定功率為0.37kW，工作電壓AC/220V,頻率為50Hz,額定轉(zhuǎn)速為2900r/min，風量m3/h,全壓為179.3Pa。風機的額定電流為；220V的低壓線路的導線截面按長期發(fā)熱允許電流來選擇，按允許電壓損失條件進行校驗。導體所在電路的最大持續(xù)工作電流應小于等于導體長期發(fā)熱的允許電流，即：≤式中—通過相線的計算電流；—溫度修正系數(shù)：取環(huán)境溫度為30，則Kθ=0.94；—相應于導體額定環(huán)境溫度條件下導體的長期允許電流。濕簾風機：濕簾風機配電干線：熱繼電器的選擇：根據(jù)被控制的電氣設備的額定電流，應使保護設備及被控制設備兩者的額定電流相等，空氣開關(guān)的電壓應大于或等于所有的電源的額定電壓。其中：風機額定電壓為220V,額定電流為1.68A，所以選擇熱繼電器型號為JR20-10L/7R。熔斷器的選擇：熔斷器選擇的主要內(nèi)容是熔體額定電流的確定。溶體額定電流的確定：在選擇和計算溶體電流的時候，應考慮電動機的啟動電流。用熔斷器保護電動機時，如果要達到過載保護的目的（即線路中無熱繼電器的情況），熔斷器在小倍數(shù)過載時能動作，其熔體的額定電流就應當盡可能的接近電動機的額定電流，而要保證電動機能正常起動，熔斷器在通過起動電流時又不應不動作。綜合考慮兩方面的要求，取熔體的額定電流為用于保護單臺長期工作的電動機，按下式計算：用于保護單臺長期工作的電動機，按下式計算：≥(1.5～2.5)對于多臺電動機負載的短路保護，按下式計算：≥(1.5～2.5)+其余電動機的計算負載電流根據(jù)以上條件算出：風機電動機FU7的額定電流為：×1.68+3×根據(jù)計算的結(jié)果選擇額定電流為10A的熔斷器FU7型號為RC1A-10/10。接觸器的選擇：根據(jù)負載額定電壓確定接觸器的額定電壓，根據(jù)負載電流確定額定電流（對接觸器的主觸頭而言），并根據(jù)外界實際條件加以修正。最終確定KM5型號為CJ20-10。后窗風機也選用4臺此型號風機，其相關(guān)計算也和濕簾風機的一樣。水泵的選擇和相關(guān)計算水泵使用1ZDB漩渦式清水泵，1ZDB漩渦式清水泵采用直聯(lián)自吸式結(jié)構(gòu)設計。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、耗電小流量大、揚程高、操作維護方便、可靠性高、無需每次灌水便可使用，是一種理想的家用增壓泵。家用增壓一般配合小水罐和壓力開關(guān)使用可以根據(jù)壓力變化實現(xiàn)全自動運行。適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村家庭、花園旅館及別墅等場合增壓。該泵單獨使用時，也可配在設備上用于輸送不含雜質(zhì)和腐蝕性的生產(chǎn)流程水。表SEQ表\*ARABIC51ZDB漩渦式清水泵相關(guān)技術(shù)參數(shù)Table5Relatedtechnicalparametersof1ZDBvortextypeclearwaterpump產(chǎn)品型號電動機水泵功率（W）轉(zhuǎn)速（r/min）電壓（V）頻率（Hz)最大流量（T/h）最大揚程（m）最大吸程（m）進出口徑（int）1ZDB3537028502205035811ZDB45550451ZDB6575065電動機型號為1ZDB35；數(shù)量為1臺；參數(shù)：額定功率為0.37kW，工作電壓AC/220V,頻率為50Hz,額定轉(zhuǎn)速為2850r/min。水泵的最大流量為2.4t/h，最大揚程為35m,最大吸程為8m，進出口徑為1寸（33mm)。水泵的電機的計算和選擇方法與單臺風機的一樣。FR4型號為JR20-10L/7R。FU6的選型:≥(1.5～2.5)=（1.5～2.5）×所以FU6型號為RC1A-5/5，KM4型號為CJ20-10。4.3供熱泵的選擇供熱泵是豬場環(huán)境溫度低時向豬場提供熱量，以提高豬場的環(huán)境溫度，下面主要是熱泵的介紹及相關(guān)計算。4.3.1熱泵概述熱泵技術(shù)是近年來在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。人們所熟悉的“泵”是一種可以提高位能的機械設備，比如水泵主要是將水從低位抽到高位。而“熱泵”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。以消耗一部分低品位能源（機械能、電能或高溫熱能）為補償，使熱能從低溫熱源向高溫熱源傳遞的裝置。其實質(zhì)是借助降低一定量的功的品位，提供品位較低而數(shù)量更多的能量。由于熱泵能將低溫熱能轉(zhuǎn)換為高溫熱能，提高能源的有效利用率，因此是回收低溫余熱、利用環(huán)境介質(zhì)（地下水、地表水、土壤和室外空氣等）中儲存的能量的重要途徑。熱泵的分類按熱源獲取來源的種類分有水源熱泵，地源熱泵，空氣源熱泵，雙源熱泵（水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合）。下面主要介紹水源熱泵。水源熱泵的工作原理是：地球表面淺層水源（一般在1000米以內(nèi)），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進入地球的相當?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。先進性在于與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%～98%的電能或70%～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達3.5～4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調(diào)的50%～60%。因此，近十幾年來，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美及中、北歐等國家取得了較快的發(fā)展，尤其是近五年來，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，使該項技術(shù)得到了相當廣泛的應用，成為一種有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。4.3.2熱泵的相關(guān)計算表SEQ表\*ARABIC6HWD-78-1工程系列熱泵相關(guān)技術(shù)參數(shù)表Table6RelatedtechnicalparametersofHWD-78-1engineeringseriespump型號輸入功率最大輸出功率電源主機尺寸質(zhì)量噪音220V/50Hz280×820×85556kg≤60dB根據(jù)設定，設計的系統(tǒng)使用兩臺1.25kW的工程系列熱泵，型號為HWD-78-1.5H，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表3。熱泵電機的額定電流：導體截面的選擇：熱泵電機：熱泵配電干線：FR3的型號為JR20-10L/11R。FU5的的選擇：≥+×FU5的型號為RC1A-15/15，KM3型號為CJ20-16。4.4降濕設備的選擇豬場濕度過高時，降濕設備的使用可以降低豬場環(huán)境濕度。4.4.1降濕設備簡介除濕機又稱為抽濕機，一般可分為家用除濕機和工業(yè)除濕機兩大類，屬于制冷空調(diào)家庭中的一個小成員。通常，除濕機由壓縮機、熱交換器、風扇、盛水器、機殼及控制器組成，其工作原理是：由風扇將潮濕空氣抽入機內(nèi)，通過熱交換器，此時空氣中的水份冷凝成水珠，變成干燥的空氣排出機外，如此循環(huán)使室內(nèi)濕度降低。目前全球除濕機的主要產(chǎn)地集中在意大利、日本、中國和中國臺灣等地，中國在全球除濕機市場中的地位日益顯著。特別是工業(yè)除濕機，應用在醫(yī)藥，醫(yī)院，電子，計算機，食品行業(yè)居多；目前，家用除濕機在中國國內(nèi)市場才剛剛起步，還沒有完全被中國的消費者認知。本系統(tǒng)中所選用的除濕機為工業(yè)除濕機DH—8190C。其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表5。表SEQ表\*ARABIC7DH—8190C除濕機相關(guān)技術(shù)參數(shù)Table7RelatedtechnicalparametersofDH-8190Cdehumidifier型號除濕量適用面積電源輸入功率環(huán)境溫度外形尺寸凈重DH—8190C192L/D170～280m2380V/50Hz5～8℃510×1700×710mm125kg3.4.2除濕機的相關(guān)計算所選用的除濕機型號為DH—8190C工業(yè)除濕機，臺數(shù)為2臺。參數(shù)：額定功率為3.2kW，工作電壓3φ/AC/380；重量為125Kg。查《工廠供電》附錄表1查得：，，有功功率：無功功率：導線截面的選擇：依照國家標準規(guī)定，380V的低壓線路的導線截面按長期發(fā)熱允許電流來選擇，按允許電壓損失條件進行校驗。導體所在電路的最大持續(xù)工作電流應小于等于導體長期發(fā)熱的允許電流，即：≤式中—通過相線的計算電流；—溫度修正系數(shù)：取環(huán)境溫度為30，則Kθ=0.94；—相應于導體額定環(huán)境溫度條件下導體的長期允許電流。除濕機電動機：除濕機配電干線：I302的鋁導線。FU2型號為RC1A-5/5,FR1型號為JR20-10L/11R，F(xiàn)U1型號為RC1A-10/10，KM1型號為CJ20-16。FU的型號為RC1A-15/15，QS的型號為HD173/118，RC1A-30/30，導線L2為截面為4mm2鋁線。4.5制冷設備的選擇制冷設備主要是在夏天時使用，夏日高溫時會使豬場的溫度過高，使用制冷設備可以降低豬場環(huán)境溫度。本節(jié)主要介紹制冷機和制冷機的選型計算。4.5.1制冷機簡介制冷設備選用制冷機。制冷機將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機器。從較低溫度物體轉(zhuǎn)移的熱量習慣上稱為冷量。制冷機內(nèi)參與熱力過程變化（能量轉(zhuǎn)換和熱量轉(zhuǎn)移）的工質(zhì)稱為制冷劑。制冷機廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。制冷機根據(jù)工作原理分有（1）壓縮式制冷機。依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現(xiàn)制冷循環(huán)，按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機（以液壓蒸發(fā)制冷為基礎(chǔ)，制冷劑要發(fā)生周期性的氣-液相變）和氣體壓縮式制冷機（以高壓氣體膨脹制冷為基礎(chǔ)，制冷劑始終處于氣體狀態(tài)）兩種。（2）吸收式制冷機。依靠吸收器-發(fā)生器組（熱化學壓縮器）的作用完成制冷循環(huán)，又可分為氨水吸收式、溴化鋰吸收式和吸收擴散式3種。（3）蒸汽噴射式制冷機。依靠蒸汽噴射器（噴射式壓縮器）的作用完成制冷循環(huán)。（4）半導體制冷器。利用半導體的熱-電效應制取冷量。制冷機的主要性能指標有工作溫度（對蒸氣壓縮式制冷機為蒸發(fā)溫度和冷凝溫度，對氣體壓縮式制冷機和半導體制冷器為被冷物體的溫度和冷卻介質(zhì)的溫度），制冷量（制冷機單位時間內(nèi)從被冷卻物體移去的熱量）、功率或耗熱量、制冷系數(shù)（衡量壓縮式制冷機經(jīng)濟性的指標，指消耗單位功所能得到的冷量）以及熱力系數(shù)（衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經(jīng)濟性的指標，指消耗單位熱量所能得到的冷量）等。現(xiàn)代制冷機以蒸氣壓縮式制冷機應用最廣。4.5.2制冷機的相關(guān)計算選用的制冷機為SL-15型的水冷機。其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表6。制冷機型號為SL-15，臺數(shù)為3臺。其相關(guān)計算如下：查《工廠供電》附錄表1查得：，，有功功率：無功功率：表SEQ表\*ARABIC8SL-15制冷機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)Table8RelatedtechnicalparametersofSL-15chiller型號SL-15制冷量（W)36000電源380V/50Hz壓縮機類型活塞式全封閉制冷壓縮機水泵功率(kW)水泵流量（m3)蒸發(fā)器形式水箱式/板式熱交換器水箱容積（L)180冷凝器管殼式冷媒R22節(jié)流方式毛細管/熱力膨脹閥保護裝置相序、過載、高低壓、防凍、延時、超溫外形尺寸（mm)1400×800×1300導線截面的選擇：依照國家標準規(guī)定，380V的低壓線路的導線截面按長期發(fā)熱允許電流來選擇，按允許電壓損失條件進行校驗。導體所在電路的最大持續(xù)工作電流應小于等于導體長期發(fā)熱的允許電流，即：≤式中—通過相線的計算電流；—溫度修正系數(shù)：取環(huán)境溫度為30，則Kθ=0.94；—相應于導體額定環(huán)境溫度條件下導體的長期允許電流。制冷機：制冷機配電干線：I302的鋁導線。FU4型號為RC1A-5/3,FR2型號為JR20-10L/8R，F(xiàn)U3型號為RC1A-10/10，KM1型號為CJ20-10。4.6按鈕、指示燈和報警器的選擇指示燈標示的意義：包括系統(tǒng)狀態(tài)指示和電機狀態(tài)指示。狀態(tài)指示有故障指示、電源指示和水位過低指示，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障指示燈發(fā)光，用于提醒工作人員，以便及時排除故障；電源指示燈反映整個系統(tǒng)的通電情況以及豬場環(huán)境溫濕度的情況。按鈕說明：包括電機起停按鈕和報警按鈕，綠色按鈕是電機起動的按鈕；紅色按鈕是電機的停止按鈕，報警按鈕包括試警按鈕和解警按鈕，均使用綠色按鈕。表SEQ表\*ARABIC9按鈕和燈等設備的相關(guān)參數(shù)Table9Relatedspecificationofbuttons、indicatorsandotherdevices名稱適用電源型號顏色個數(shù)（個）常開觸點常閉觸點尺寸備注XB2B通用型指示燈220VACXB2BVM3LC綠色3?22mm帶LED燈XB2BVM5LC黃色5XB2B平頭帶燈按鈕220VACXB2BW33M1C綠色71?22mm帶LED燈XB2BW34M1C紅色11XB2B平頭按鈕220VAC綠色1?22mmXB2B轉(zhuǎn)動復位急停按鈕220VACXB2BS542C紅色11?40mm帶LED燈，紅色蘑菇頭，轉(zhuǎn)動復位XB2B標準手柄選擇開關(guān)220VACXB2BD21C黑色11?22mm二位鎖定蜂鳴器220VACXB2BSMC灰色1?22mm持續(xù)聲音100dB/10cm4.7PLC的選擇4.7.1PLC的簡介可編程控制器簡稱PC（英文全稱：ProgrammableController），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程控編程邏輯控制器這個老名字。20世紀80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。自從第一臺PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世界上有200多家PLC廠商，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派PLC產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型PLC性能先進，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜，在世界市場上占用重要地位。著名的PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的A-B（Allen-Bradly）公司、GE（GeneralElectric）公司，日本的三菱電機（MitsubishiElectric）公司、歐姆龍（OMRON）公司，德國的AEG公司、西門子（Siemens）公司，法國的TE（Telemecanique）公司等。我國的PLC研制、生產(chǎn)和應用也發(fā)展很快，尤其在應用方面更為突出。在20世紀70年代末和80年代初，我國隨國外成套設備、專用設備引進了不少國外的PLC。此后，在傳統(tǒng)設備改造和新設備設計中，PLC的應用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟效益，PLC在我國的應用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機制造公司、廈門A-B公司等。從近年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi)PLC產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè)控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年15%的比率上升。PLC已成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中占主導地位的通用工業(yè)控制裝置。PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。可靠性高、抗干擾能力強是PLC最重要的特點之一。PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：硬件方面，I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設置了聯(lián)鎖保護、自診斷電路等。學習PLC編程容易PLC是面向用戶的設備，考慮到現(xiàn)場普通工作人員的知識面及習慣，PLC可以采用梯形圖來編程，這種編程方法形象直觀，無需專業(yè)的計算機知識和語言，若以普通人可以再很短時間里學會。控制系統(tǒng)簡單，更改容易，施工周期短。PLC及外圍模塊品種多，可靈活組合完成各種要求的控制系統(tǒng)。只需在PLC的端子上接入相應的輸入、輸出信號線即可。PLC系統(tǒng)當控制要求改變時，只需要用畫圖的方法把梯形圖畫出即可，因此PLC控制系統(tǒng)施工周期明顯縮短，施工工作量也大大地減少系統(tǒng)維護容易PLC具有完善的監(jiān)控及自診功能，內(nèi)部各種軟元件的工作狀態(tài)可用編程軟件進行監(jiān)控，配合程序針對性編程及內(nèi)部特有的診斷功能，可以快速、準確地找到故障點并及時排除故障。PLC由于具有可靠性高、抗干擾能力強、配套齊全、功能完善，適用性強、易學易用、深受工程技術(shù)人員歡迎、系統(tǒng)的設計、建造工作量小、維護方便、容易改造、體積小、重量輕、能耗低等這些優(yōu)點。因此，目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。4.7.2PLC機型選擇的基本原則PLC選擇是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：第一，選擇合理的結(jié)構(gòu)型式，PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。第二，安裝方式的選擇，PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設置驅(qū)動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設驅(qū)動器和遠程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。第三，相應的功能要求，一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。第四，響應速度要求，PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。第五，機型盡量統(tǒng)一，一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：①機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。②機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓和技術(shù)水平的提高。③機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。4.7.3PLC容量的選擇步驟PLC的容量包括I／O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。①I／O點數(shù)的選擇，PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量。通常I／O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10%~15%的裕量來確定。②存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25%之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。PLC的I/O點數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20%~30%的裕量。PLC計算容量的公式：存儲容量(字節(jié))＝開關(guān)量I／O點數(shù)×10＋模擬量I／O通道數(shù)×1004.7.4PLC的選型輸入點數(shù)為24，輸出點數(shù)為29。根據(jù)控制的需要和PLC的選用要求和原則，本設計選用的是三菱FX2n系列的型號為FX2N—64MR的可編程控制器。該可編程控制器的I/O端口為64，其輸入端口和輸各為32。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進的系列。由于FX2n系列具備如下特點：最大范圍包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。為大量實際應用而開發(fā)的特殊功能,開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要模擬I/O，高速計數(shù)器。定位控制達到16軸，脈沖串輸出或為J和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對每一個FX2n主單元可配置總計達8個特殊功能模塊。網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信，連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡CC-Link，ProfibusDp和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡解決您的通信需要。FX2N系列是功能很強大的微PLC，可擴展到多達256I/O點，本設計選用的是64個I/O點，并且能增加特殊功能模塊或擴展板。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項使得FX2N在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應用方面非常完美。定位和脈沖輸出功能，一個PLC單元能同時輸出2100KHz脈沖，PLC配備有7條特殊的定位指令，包括零返回、絕對位置讀出、絕對或相對驅(qū)動以及特殊脈沖輸出控制。5設計內(nèi)容本設計主要涉及豬場溫濕度控制系統(tǒng)的強電系統(tǒng)部分和自動控制設計部分。5.1設計介紹前文提出了養(yǎng)豬場溫濕度種兩種控制方案并確定了最終的控制方案。方案二的控制流程為：先由外電路把溫濕度比較分別分成高、中、低三檔，再由與門電路把溫濕度的六個檔組成九個組合，九個組合經(jīng)驅(qū)動電路后輸入PLC，由外電路比較得出九個組合的過程.方案確定，設備選型之后，下面將是系統(tǒng)的設計，包括強電系統(tǒng)的設計、自動控制部分的設計和手動部分的設計，本文主要介紹強電系統(tǒng)和自動控制部分設計。5.2強電系統(tǒng)控制系統(tǒng)由前后窗、濕簾風機水泵、供熱泵、后窗風機、降溫設備、降濕設備等組成。使用電磁閥開關(guān)前后窗，豬場的前后窗的作用在于充分利用自然資源，通過自然外界條件，使豬場環(huán)境的溫、濕度得到調(diào)節(jié)。后窗風機有加速上述調(diào)節(jié)過程與降溫的作用。濕簾風機水泵的作用在于降溫、增濕。當濕度低、溫度高時，濕簾風機水泵應打開。供熱泵用來提高溫度。控制前后窗的開和關(guān)的電磁閥、濕簾風機、濕簾風機水泵、后窗風機、降溫設備、降濕設備與供電系統(tǒng)的連接如附圖4所示。各個電機都采用了過負載、過電流和短路的保護。5.3自動控制部分的設計自動控制部分的設計主要包括控制面板的設計及其功能介紹，PLC的I/O接口的分配，自動循環(huán)方式、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖以及程序的編寫。5.3.1控制面板及其功能控制面板是控制系統(tǒng)中重要組成部分，其功能是對所有電氣設備進行控制，實現(xiàn)所需控制目的。控制面板設計要求板面清楚、接線簡單、操作方便等。控制面板由按鈕和指示燈組成（見附圖5）。指示燈有原位指示燈，高溫、低溫、高濕、低濕、故障指示燈，自動檔、手動檔指示燈各一個，緊急停止按鈕一個，關(guān)窗按鈕一個，帶燈的按鈕有自動運行按鈕、自動停止按鈕、開前后窗按鈕、后窗風機啟停按鈕，濕簾風機水泵啟停按鈕、供熱泵啟停按鈕、除濕設備啟停按鈕和制冷器啟停按鈕。PLC的I/O接口分配PLC的端口分配是為PLC接線作準備的。自動控制報警需要的輸入有高溫、中溫、低溫、高濕、中濕和低濕信號以及電機故障信號輸出，再加上手動控制的輸入則還有開、關(guān)窗輸入各一個，其他電機的啟停按鈕共五個；輸出有電機的啟動和停止輸出，報警器和各種指示燈。PLC的輸入和輸出端子分配如下表1。表SEQ表\*ARABIC10PLC的I\O接口分配Table10TheI/OinterfacePLCdistribution輸入連接的器件輸出連接的器件X00緊急停止按鈕Y00開前后窗X01手動操作轉(zhuǎn)換開關(guān)Y01關(guān)前后窗X02自動操作轉(zhuǎn)換開關(guān)Y02后窗風機啟動X03自動運行按鈕Y03后窗風機停止X04高溫高濕輸入Y04濕簾風機水泵啟動X05中溫高濕輸入Y05濕簾風機水泵停止X06低溫高濕輸入Y06供熱泵啟動X07高溫中濕輸入Y07供熱泵停止X14低溫低濕輸入Y10降濕設備啟動X15自動停止按鈕Y12降濕設備停止X16前后窗電機起按鈕Y13制冷器停止X17后窗風機啟停按鈕Y14高溫指示燈X20濕簾風機水泵Y15低溫指示燈X21供熱泵啟停按鈕Y16高濕指示燈X22降濕設備啟停按鈕Y17低濕指示燈X23制冷器啟停按鈕Y20前后窗開指示燈X24前后窗電機故障輸出X25后窗風機故障輸出Y21后窗風機運行指示燈X26濕簾風機水泵故障輸出Y22濕簾風機水泵燈運行指示燈X27供熱泵故障輸出Y23供熱泵運行指示燈X30降濕設備故障輸出Y24降濕設備運行指示燈X31制冷器故障輸出Y25制冷器運行指示燈X32關(guān)前后窗按鈕Y26手動檔運行指示燈Y27自動檔運行指示燈Y30自動運行指示燈Y31自動停止指示燈Y32故障指示燈