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奶牛饲喂机器人的PLC程序设计

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PLC在奶牛饲喂机器人上的应用

PLC在奶牛饲喂机器人上的应用
ｉ ｏ ｎ，ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ，ｄ ａ ｔ ａ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｆ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ． ｇ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｐ Ｌ Ｃ： Ｃ Ｏ Ｗ ｆ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ： ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ
６ ０
农 机 使 用 与 维 修
２ ０ １ ３： Ｅ Ｉ Ｓ ￣ ２期
Ｐ Ｌ Ｃ在奶牛 饲 喂机器 人 上 的应用
黑龙江省农业机械 工程科学研究院 赵尔迪 赵 毅 项建廷 王 伟
摘 要 可编程序控制 器（ 简称 Ｐ Ｌ Ｃ ） 是基 于微 型 计算机技 术 的通 用工业 自动控 制设备 。Ｐ Ｌ Ｃ由于体 积小 、 功能 强、 速度 快、 可靠性 高， 又具有较 大的灵活性和 可扩展性 ， 目 前 已被应 用到机械 制造 、 冶金 、 化 工、 交通 、 电子、 纺织、 ｇ Ｐ ＃ ＇ ｌ 、 食 品、 建筑等诸 多领域。奶 牛饲喂机 器人是 用来进行 奶牛个体精饲 料补给 的精 准饲喂 系统， 主要 由奶牛 自动 识别 、 计 算机控 制和喂 料机 构等 ３ 部 分组成… 。采 用嵌入 式计算机 和可 编程 工业控 制 器为控制核 心， 并结合模 式 识别 、 无线射 频卡、 ｃ＋＋ 语 言数 据处理、 数据库 、 管理决策软 件、 饲料加 工等技术 ， 研 制全 自动精确饲喂 机器人 。解 决 自动运行 、 投料定位、 奶 牛个体识 别、 精确定量混合、 数据 交换等精确饲喂技 术关键 。
ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉａ ｒ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｏ ｒ ｅ，ｃ ｏ ｍｂｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｐａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｒ ａ ｄｉ ｏ ￣ｅ ｑ ｕｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ａ ｒ ｄ，Ｃ ＋ ＋ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ，ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ，ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ，ｆ ｅ ｅ ｄ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ，ｄ ｇ ｅ － ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ａ ｕｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｃ ｃ ｕｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎｇ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ．Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ。ｆ ｅ ｅ ｄ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ｃ Ｏ Ｗ ｉ ｎ ｄｉ ｖ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ

基于plc自动饲养系统设计

基于plc自动饲养系统设计

基于plc自动饲养系统设计自动饲养系统是现代畜牧业发展的重要趋势之一，其能够大幅度提高养殖效率，减少劳动投入，降低养殖成本，同时也能够保证养殖质量和安全。

近年来，随着PLC（可编程逻辑控制器）技术的不断发展，越来越多地应用到自动饲养系统中，以此实现自动化、智能化、网络化和信息化等特点。

本文将基于PLC自动饲养系统设计展开探讨，分别从系统设计、硬件实现和软件编程等方面进行论述。

I.系统设计本设计方案所面向的自动饲养系统主要包括：饲料供给、水的供应、储料仓、料斗、螺旋输送机、自动清洗等多个部分。

系统的总体框架如下图所示：如上图所示，本系统采用三层结构进行设计，总分为三层：上层管理系统、中间控制层和下位执行层。

其中，上层管理系统负责系统的数据管理和远程监控；中间控制层通过PLC实现对主控制器（MC）的控制，负责控制和监测传感器信号、过程变量和执行机构工作状态；下位执行层由执行器和执行机构组成，按照指令进行执行，并将各类信号或反馈传回中间控制层进行处理。

通过上述三层结构的设计能够有效地实现系统部件的协同工作，从而确保系统的运行顺畅。

II.硬件实现1.控制器在本设计中，我们使用了一款三菱PLC控制器。

其基本特点是：结构紧凑、易于安装使用、控制精度高、反应速度快，适用于工业自动化控制领域。

此外，PLC还可配合各种输入输出模块来实现灵活的机械操作，方便控制工作。

2.传感器在本设计中，我们采用了DS18B20温度传感器、水位传感器、电机电流传感器等多种传感器，对系统的多种参数进行实时监测和测量。

这些数据可以反馈到控制器进行处理，进而通过执行器对系统进行反馈和控制。

3.执行器本系统使用了多个执行机构，如螺旋输送机、清洗水泵、页面执行器等等。

在PLC控制器的控制下，这些执行器能够在指定时间内按照系统的要求进行相应的动作，实现自动饲养系统的功能。

III.软件编程在本系统设计中，使用了GX Works2软件进行PLC程序的编程和调试。

基于的新生牛犊生长环境控制系统设计

基于的新生牛犊生长环境控制系统设计

ห้องสมุดไป่ตู้ 传感器与执行器选型与安装
1
传感器与 执行器选 2 型与安装
3
传感器选型：选用PT100温度传感器、HMP45D湿度传 感器和MH-300二氧化碳传感器，这些传感器具有测量 准确度高、稳定性好、使用寿命长等特点
执行器选型：选用型号为YORK的通风机、Hebei的加 热器和Hengshui的加湿器，这些执行器性能稳定、反 应迅速、可实现精准调节
4
提醒管理人员及时处理异常情况。同时，监控软件将记录报警信息以便于后续问题分析和排
查
系统调试与优化
在系统安装完成后，需要进行调试和优化以检验系统的稳定性和可靠性。具体 步骤如下
检查PLC：控制器、传感器、执行器和上位机监控软件之间的连接是否正常
对系统进行通电测试：观察各设备是否正常工作 在不同环境条件下测试传感器的准确性和灵敏度：并对PLC控制程序进行调 整和优化，以满足实际需求
安装位置：将传感器安装在牛舍的不同位置以实现全 方位监测，并将执行器安装在相应设备的电源附近， 以便于控制调节
上位机监控软件设计
界面设计：采用C#编程语言和Windows Forms设计监控软件界面，包括实时数据展示、报警
1
提示和历史数据记录等功能
数据通信：通过PLC的以太网模块，将PLC控制器与上位机连接起来，实现数据通信。在监
降低维护成本： 该系统具有较高 的可靠性和稳定 性，减少了故障 发生率和维护成 本。同时，系统 的升级和优化也 降低了二次投入 的成本
-
汇报完毕 感谢聆听
对上位机监控软件进行功能测试和界面测试：确保软件运行稳定、功能完备
对系统进行长时间运行测试：观察系统的稳定性和可靠性，并对可能出现 的问题进行排查和解决

奶牛精确饲喂机器人的设计

奶牛精确饲喂机器人的设计

奶牛精确饲喂机器人的设计李源源;王军;闫景凤;陈蕾【摘要】To improve the conventional feeding mode, a precise cow feeding robot was designed. The overall structure of the feeding robot and main parts design scheme were revealed in this article, and determination and the selection of relevant parameters were ex-pounded, the working process of control system was explained. The robot structure design is reasonable, and it can realize efficient and precise caw feeding.%为改进我国传统奶牛饲喂方式，设计一种奶牛精确饲喂机器人。

介绍该饲喂机器人的总体结构及主要部件设计方案，说明相关参数的选择与确定，阐述控制系统工作过程。

该机器人结构设计合理，可实现高效的奶牛精确饲喂模式。

【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】2页(P36-37)【关键词】饲喂机器人;结构;参数;控制系统【作者】李源源;王军;闫景凤;陈蕾【作者单位】黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081【正文语种】中文【中图分类】S817.3人们对奶制品需求量的不断增长为我国奶牛产业提供了很好的发展机遇，使饲养奶牛数量和牛奶总产量有了大幅度提高。

基于PLC控制的养殖场自动喂料系统设计

基于PLC控制的养殖场自动喂料系统设计

０ 引 言
在大型养殖生产中喂饲作业是一项繁重的工作 ． 传统的喂料方式 有人工 喂料 和管 道喂料 ， 这些喂料方式 都有各 自的缺点 ． 如人工 喂料 劳动强度大 、 饲料易受污染 、 喂料不及时等 ． 管道喂料容易产生管道堵 塞、 饲料残 留等。 喂饲工作应具备可靠 、 操作方便 、 保 质保量供应 ． 提供 相 同采食条件 ． 饲料损失小 ． 不易 亏 染饲料等特点。 基于这样 的特定要 求． 自动喂料系统逐步走进 了人们 的视线 ． 自 动 喂料 系统 是机 械化养 殖 的主要喂饲设备 ． 其性能关 系到养殖业生产的质量 本 文设计 了一款基于 Ｐ Ｌ Ｃ控制 的自动 喂料 系统 ．采用称重传感 器来检 测管道内残存情况 ． 视管 道内残存量决定是否需要 加料 ． 料槽 布置在 养殖圈的外围 ． 通过 机械 手进行 自动加料 ． 下 料量的多少页通 过 传感 器进行控制 ． 这样保 质保 量的控制既可减少各 种污染 ， 又可 以 避免喂料不规范和饲料的浪费现象
１ 养 殖圈； ２储料箱； ３ 机械手 ； ４ 传 送带； ５ 料槽
图 １ 系 统 总体 布 局 图
２ 控 制 系统 设计
【 参考文献】
［ １ ］ 叶浩． 大型养猪场 自动喂料小车 的设计 与实现ｌ Ｊ 】 ． 农机化研究 ， ２ ０ １ ０ （ １ ） ： １ ４ ６ —
系统 中所 用传感器较 多 ． 因而所需 的 Ｉ ／ ０点较 多 ． 可 以选 用西 门 １ ４８． ２ ］ 陈聪聪 ｌ ／ Ｊ 、 麦磨粉机喂料 自 动控制系统 的研究［ Ｄ ］ ２ ０ １ １ ． 子ｓ ７ — ２ ０ ０ — ２ ２ ６ Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ型 Ｐ Ｌ Ｃ ．该 Ｐ Ｌ Ｃ有 ２ ４ 点输入 ． １ ６ 点输 出 ， ［ ３ ］ 刘美俊 ． 西门子 Ｐ Ｌ Ｃ编程及应用【 Ｍ ］ ． 机械工业 出版社， ２ ０ １ １ 可以满足要求 控制系统的软件设计包括主程序 、 供料子程序和喂料 ［ 子程序 ． 子程序采用步进方 式控制 ． 其流程图如图 ２ 所示 ［ 责任编辑： 曹明明 ］ 主程 序执行过程 是 ： 当Ｐ Ｌ Ｃ运行 时 ， 先进行初 态检查 ， 看 各元器

基于单片机的奶牛精量饲喂系统的设计研究

基于单片机的奶牛精量饲喂系统的设计研究
２００８年 ９月
农 机 化 研 究
维普资讯
第 ９期
基 于 单 片 机 的 奶 牛 精 量 饲 喂 系 统 的 设 计 研 究
余 泳 昌 ，栗文 雁 ，胡 丰 收 ，李 春亮 ，张伟 峰
（河南 农业 大学 机 电工 程 学 院 ，郑 州 ４５０００２）
１ 自动精 量 饲 喂 系统 的硬 件 组 成
１．１ 系统 的整体 组成 系统 的硬件 结构 示 意 图 ，如 图 １所 示 。该 系统 主
要 由 自动饲 喂 管 理 平 台 、奶 牛 饲 喂控 制 台 、奶 牛 身 份 自动 识别 系统 和 自动 给 料 系统 ４部 分组 成 。采 用 Ｐｃ
目前 ，我 国大 多数 奶 牛 场仍 然 采 用 传统 的人 工 饲 喂 、人工 管理 ，特 别是 在 奶 牛 的精 饲 料饲 喂 方 面 ，一 般 是人 工进 行精 料掺 料工 作 ，这样 容 易 造 成 奶牛 精 料 食 入量 不 易控制 ，更 做不 到 对 每 头奶 牛 的饲 养进 行 精 确 控制 ，造 成 了 奶 牛 个 体 摄 入 量 差 异 大 、不 合 理 。这 种 饲 喂方式 浪 费 了大量 的人 力 ，而且 对 精 饲 料也 是 一 种 浪 费 ，同时也 无法 按每 头 奶 牛 的具 体 情 况进 行 单 独 的 精量 饲养 Ｊ。
统可 靠 性高 、稳 定 性好 、功 能强 、可 扩 展性 好 等 ，有 广 阔 的开 发应 用 前 景 。
关键 词：精量饲喂系统 ；单片机 ；奶牛 ；识别 ；
中 图 分类 号 ： Ｓ８１８．５
文 献标 识码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００３—１８８Ｘ（２００８）０９—０１０８—０４
０ 引 言
据统计 ，国 内现在 仅有 少 数 奶 牛 场 引进 了 国外 的 奶 牛精料 自动 饲 喂系统 ¨．２ Ｊ。由于 经 济 水平 所 限和 进 口产 品的价格 因 素 ，主 要 用 于 良种 牛 的 饲 养 ，未 进 行 广泛 的推 广 。奶 牛 自动 饲 喂 设 备 可 以针 对 每 头 奶 牛 的不 同情 况 ，采 用 计 算 机 自动 控 制 供 给 不 同 量 的 精 料 ，这样 不仅 提 高 了精 料 的利 用 率 ，避 免 了精 料 的 利 用不 均 ，而且 容易提 高 奶 牛 的奶 产 量 ，节 省 精料 ，可 以 提高 牛场 的经 济效 益 。 因此 ，开 发 研 制精 量 饲 喂 系 统 对转 变传统 饲 喂 方式 具 有 重 要 的 作 用 和 积 极 的 现 实 意 义 。

基于PLC的智能饲喂系统的设计与实现

(5) The human machine interface was designed by the configuration software. It was divided into the remote computer graphical interface and the touch screen graphical interface in the feeding car. The computer used KingView and the touch screen used MCGS. Two graphical interfaces can display, monitor and set up the feeding car working conditions. The feeding car working condition included the open and stop state, time to start, operation, feeding conditions and historical data.
With the rapid development of the industrial automation, Programmable Logical Controller plays an important role in the field of industrial automation and provides reliable and extensive control applications for the controlled device. PLC is the control core of the intelligent feeding system in this article. The intelligent feeding system combines with the ZigBee technology and completes the task of the intelligent feeding. The background of the subject and the related technology were first introduced. Then the following aspects were introduced:

基于PLC的奶牛牛舍环境参数监测系统


敲 ： ＜￣ ３ ￣ ４ Ｆ Ｓ 最， Ｊ 、 ｛ 卖 数： １ ｐ ｐ ｍ、 Ｏ ． Ｉ ％Ｖ Ｏ Ｌ 响应时间： ≤１ ５ 秒
图 ２ 系统 硬 件 结 构 电源 ： ２ ４ Ｖ Ｄ Ｃ±１ ２ Ｖ Ｄ Ｃ 检测方式： 扩散式 工作方式： 长期连续工作
助项 目： 黑龙 江省 大 学 生创 新 创 业 项 目 作者简介 ： 宗文平（ １ ９ ９ ０ 一 ） ， 女， 黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学信 息技 术 学 院 ， 农 业 电 气化 与 自动 化 ， 本科。 通信作者 ： 梁春 英（ １ ９ ７ １ 一 ） ， 女， 教授 ， 主要从事农业信息检测与智能控制方 面的研究。
２ Ｐ Ｌ Ｃ选型 及地 址分配 本系统采用采用西门子 ｓ ７ — ２ ０ ０系列 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ￣， 扩展模块包括扩展两 个模拟量输入模块 Ｅ Ｍ２ ３ １ 目 。 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ６ 集成 ２ ４ 输入， １ ６ 输出。 Ｅ Ｍ２ ３ １ 为模 拟量 ４ 输入。表 １ 为系统各控制信号地址分配表。 ３ 硬件结构 整个硬件结构如图 ２ 所示。 上位机主要作用是参数没定和实时监控目 ，
科 技 论 坛
・ １ ３ ３ ・
基于 Ｐ Ｌ Ｃ的奶牛牛舍环境 参数监测系统
宗文平 梁春英 时山宁 朱玲玲 熊银生
（ 黑龙 江八 一 农 垦 大 学信 息技 术 学 院 ． 黑 龙 江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ９ ）
摘 要： 奶牛养殖过程 中， 奶牛的环境控制 对畜禽的健康 生长、 最 大程度地发挥其 生长性 能有 着重要 意义。因此 ， 调控 好奶牛舍 内 部 温度 、 湿度和空气等环境 因子， 是奶牛饲养管理 的最根本 问题 。 本课题为基于 Ｐ Ｌ Ｃ的奶牛健康养殖 系统环境监测 系统的研制 ， 该 系统的主 要功 能是将传 感器采集到的畜禽舍的各 制器完成数据处理 ， 执行相 关程序 ， 动作执 行机 构， 实现奶牛舍 内小环境 的监测与调 节， 同时由触摸屏 实现显 示当前环境 参数和对 目标环境参数的设定。

基于PLC的泌乳牛舍环境测控系统设计

Base Construction基于PLC的泌乳牛舍环境测控系统设计胡 韬，寿哲明，王子成，黄兆波*云南农业大学机电工程学院，云南昆明 650201摘 要：传统奶牛养殖是根据养殖户经验进行的养殖，养殖过程耗时、耗力且养殖成本高，机电一体化装备研发是提升奶牛规模化养殖的重要一环。

本文设计一套基于可编程逻辑控制器（PLC）的泌乳牛舍环境监控系统，结合PLC控制和物联网技术，实现PLC组态触摸屏和物联网平台的通讯，系统能实时显示当前环境参数、根据环境参数变化自动调整牛舍灯光和风扇等设备、远程发送故障报警信息等，减轻养殖场（户）负担，自动改善规模化养殖场牛舍环境，提高奶牛产奶量和质量。

系统设计完成后应用于奶牛养殖场，使用过程中系统可靠稳定，界面操作方便，具有较好推广应用价值。

关键词：泌乳牛养殖；可编程逻辑控制器（PLC）；组态技术；物联网文章编号：1671-4393（2023）07-0064-06 DOI:10.12377/1671-4393.23.07.130 引言随着经济发展、时代进步，在全球化背景下，中国人在饮食结构方面受到西方饮食习惯影响，逐步开始“全民牛奶运动”热潮。

作为世界第一人口大国，对牛奶需求量极高，并且对牛奶品质要求相对更高。

近年随着市场经济发展，乳品行业竞争激烈。

云南省作为畜牧业大省，为乳品行业提供丰富的乳制品资源，在国内外市场不可或缺。

产量高、品质好的牛奶对促进云南省畜牧业发展和提高养殖利润具有促进作用[1]。

本次设计主要根据荷斯坦牛的泌乳阶段生长环境，即在规模养殖下，温度、湿度和光照时间对奶牛产奶量有极大影响。

研究表明，荷斯坦牛在高于24 ℃、低于8 ℃的环境下，产奶量出现下降趋势[2]。

合理利用人工补光照明也能使奶牛提高进食量从而有效提高产奶量。

在奶牛养殖日益精细化、科学化的管理下，合理利用光照及温度控制等资源，对牧场降低成本、提高效益、提升竞争力有很大的实际意义。

因此，合理对养殖环境监测及控制，是提高奶牛作者简介：胡 韬（1999-），男，安徽黄山人，硕士，研究方向为农业工程与信息技术；寿哲明（2001-），男，浙江杭州人，本科，研究方向为农业电气自动化；王子成（2000-），男，云南曲靖人，本科，研究方向为农业电气自动化。

FR-200型奶牛智能化精确饲喂机器人的研制

FR-200型奶牛智能化精确饲喂机器人的研制杨存志;李源源;杨旭;陈蕾【摘要】为了提高个体奶牛产奶量及奶品质量，我国正积极研发推广先进的、有利于奶牛福利的智能化养殖设备。

为此，研制了FR-200型奶牛智能化精确饲喂机器人，它可沿轨道吊挂，按程序自动运行、定位、识别奶牛，为每头奶牛分别精确配比并混合分送饲料，实现每天多次有规律饲喂，并能更改喂饲曲线，记忆和下载投送记录。

这种饲喂方式能提高奶牛对饲料的消化吸收能力，有效改善奶牛瘤胃pH 值，大大降低工作人员劳动强度。

%In order to improve the individual milk yield and milk quality ,our country is actively researching for and popu-larizing advanced ,intelligent farming equipment for cow welfare .To this end , developed cow intelligent precise feeding robot of FR-200 .It can be hanging along the orbit , according to the program to run automatically and positioning , iden-tify cows,precise proportion and mix respectively distributed feed for each cow , realize regularly fed several times each day , and be able to change the feeding curve , memorize and download the delivery record .This feeding way can improve the digestion and absorption of the cows feed on ability , effectively improve cow rumen pH value , reduce staff labor in-tensity greatly .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P120-122,126)【关键词】奶牛;精确饲喂机器人;智能化【作者】杨存志;李源源;杨旭;陈蕾【作者单位】黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081【正文语种】中文【中图分类】S821.4;TP242.30 引言现阶段，在奶牛饲养管理过程中，提高个体产奶量是奶牛生产追求的首要指标，为此重视奶牛自身的健康和福利，提高高产奶牛的利用年限、降低淘汰率，是奶牛场增加收益的有效手段。

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第 ２期 总 第 ２６０期 ２０１６年 ２月
农业 科技 与装 备
ｃｕｋｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｗ￣ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ
ＮＯ．２ Ｔｏｔａｌ ＮＯ．２６０
Ｆｅｂ．２０１６
奶牛饲 喂机器人 的 ＰＬＧ程序 设计
赵 毅 ，赵 尔迪 ，王 伟 ，安鹤峰
（１．黑龙江省农业机械工程科学研 究院 ，哈 尔滨 １５００８１；２．辽宁省农业机械化研 究所 ，沈阳 １１０１６１）
控制 电路 以 ＰＬＣ为核 心 。ＰＬＣ接 收嵌 入 式计 算 机 的指令（同时向计算机发送相应响应），驱动周边控 制器件 ，以完成机器人的定位 、给料 、前后行走 、转 弯
２０１６年第 ２期
赵 毅等 ：奶牛饲喂机器人的 ＰＬＣ程序设计
３１
等动作。采用 ＰＬＣ控制伺服电机 ，可使伺服电机控制 螺旋杆更加精确地完成给料动作 。该种方式的工作流 程 为 ：计 算机 负责 将饲 喂量 数据 转换 成数 据字 符 串叶 数据字符 串指令发送 给 ＰＬＣ ＰＬＣ驱动步进 电机完 成给定的步进量 ，完成饲喂过程。流程如图 ２所示。
收稿 日期 ：２０１５—１０—１９ 基 金 项 目 ： 国 家 “十 二 五 ” 科 技 支 撑 计 划 项 目 （２０１４ＢＡＤ０８Ｂ１０）； 哈 尔 滨 市 科 技 攻 关 计 划 项 目 （２０１４ＡＢ２ＢＮ０３９） 作者 简介 ：赵 毅 （１９８３一 ），男，工程 师 ，硕士 ，从 事机 电 自动 化 方பைடு நூலகம்面 的研 究
摘要 ：根据 国内奶牛饲喂技术 的特点及发展现状 ，采用 ＰＬＣ驱动饲喂机器人完 成定位 、给料 、前后行走 、转弯等动作 。介 绍 ＰＬＣ技 术 的主要特点 、控制原理 ，以及 ＰＬＣ技术 与计算机 的通信程序 ，为提高饲喂机器人的给料精度提供参 考。 关键词 ：ＰＬＣ；奶牛饲喂 ；设计 ；机器人 ；通信 中图分类号 ：ＴＰ２７３ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７４—１１６１（２０１６）０２—００３０—０３
高、使用灵活方便 、易于编程及适应工业环境下应用 等一系列优点而被广泛应用于工业控制 。使用其作为 系统 的核心 ，不仅可使控制系统体积减小 、功能易于 扩展 、系统工作更加稳定 ，还可大幅降低成本 。ＰＬＣ的 主要特点为 ：１）可靠性高 ，抗干扰能力强 ；２）控制程 序编程简单 ，多数采用继电器控制线 路的梯形图形 式 ，具有很好 的柔性 ；３）丰富的 Ｉ／０接 口模块 ，与外 部设备连接方便 ，功能完善 ；４）适应性强 ，应用灵活 ； ５）体积小、质量轻 ，是“机电一体化”特有的产品。 ２。２ ＰＬＣ饲 喂控 制原 理
业 ，就可以有效地解决这个难题 。通过 ＰＬＣ的精确 自 动控制 ，可以提高饲料利用率以及产奶率 ，降低 劳动 强度 ，减少浪费，进一步提高牛场的投人产 出比。
图 １ 饲 喂机 器 人
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｆｅｅｄｉｎｇ ｒｏｂｏｔ
２ ＰＬＣ技术的主要特点及控制原理
２．１ ＰＬＧ技 术 的主要 特点 可编程序控制器（ＰＬＣ）因具有功能性强 、可靠性
％ＯＲ＜ｌ Ｈ，Ｌ ｌ＃ｌ命令代码 ｌ文本数据 ｌ ＢＣＣ Ｉ ＣＲ
图 ３ 命令 帧格式
Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｃｏｍ ｍａｎｄ ｆｒａｍｅｆｏｒｍ ａｔ
值得注意的是 ，在多帧命令发送 的过程 中，一帧 发送后 ，只有 当 ＰＬＣ发 回响应消息后 ，下一帧才能发 送 。
图 ４所示为错误帧格式 ，其中“！”为错误帧标识 码 ；“Ｅｒｒ”为 两字 节 的错 误标 识 码 。
奶牛业在我国畜牧业 中占有举足轻重 的地位。奶 牛饲喂分为传统饲喂技术 、ＴＭＲ饲喂技术和饲喂机 器人技术 ３种 ，与这 ３种饲喂技术配套 的设备都有各 自的优 点和 不 足 。 １ 奶牛饲 喂技术发展现状
目前 ，国内牛场普遍采用传统饲喂技术 。传统饲 喂技术有两种方式 ：一是粗精饲料分类喂饲 ，将青贮 、 干草 、块根 、糟渣类和精饲料分别喂给奶牛。每 日３次 挤奶 、３次上槽饲喂。我国绝大部分奶牛场仍采用这 种饲喂方式 。二是经机械或人工搅拌后混合喂饲。传 统饲喂技术易造成奶牛挑食和抢食现象 ，且饲喂过程 繁琐 ，机械化作业困难 ，需要大量人工 ，生产率低。针 对这一问题 ．国外一些发达国家于 ２Ｏ世纪 ６０年代开 始推广应用一种新 的饲喂技术——全混合 日粮饲 喂 方 式 （ＴＯＴＡＬ Ｍｉｘｅｄ Ｒａｔｉｏｎ，ＴＭＲ），我 国于 ２０世 纪 ８０ 年代引入该技术。ＴＭＲ饲喂采用先进的控制方式 ，将 奶牛 的精饲料和粗饲料加工调制 、搅拌混合 、送料及 喂料连成一体化 ，能够使不同阶段的牛群饲养实现机 械化 、自动化、定量化和营养均衡化。研究表明 ：该技 术可 以有效增加奶牛对饲料 中干物质的需求 ，提高牛 奶 中蛋 白质和脂肪的含量 ，简化饲养程序 ，提高生产 效率 ，提高产奶量 约 １０％：受精／怀孕 比从 １．６３提高 至 ２．２７；怀 孕 时间从 ３９５ ｄ缩 短 到 ３７２ ｄ。该 饲喂 方式 也存在一些缺点 ，如成本过高 、无法实现个体奶牛 的 饲喂等。而利用饲喂机器人 （如图 ｌ所示 ）代替人工作
及错误帧格式做 了严格规定。 在 图 ３所示 的命令帧格式中：％ＯＲ＜为 ＭＥＷＴＯ．
ＣＯＬ－ＣＯＭ的命令帧开始标志 ，以％开头的信息帧单 帧最大长度为 ｌ１８字节 ，＜为扩展头 ，单帧最大长度可 达 ２０４８字节 ；Ｈ，Ｌ为站地址的高位与低位 ：样为命令 帧标识码 ；命令代码 由两个字节组成 。读 写 ＩＲ／ＳＲ区 时为 ＲＲ和 ＷＲ，读写 ＤＭ区时为 ＲＤ和 ＷＤ：ＢＣＣ为 两个 字 节 的块 检查 码 ，由从 帧开 始标 志起 到文 本数 据 最 后一 个 字节 止 的各 字节 相 或 得 到 ；ＣＲ为 回车结 束 符 。在 发送 多帧命 令 时用 字符 “＆”连接 。