基于西门子S7-1200 PLC的自动饲喂系统设计
摘 要：随着中国经济的不断发展，传统的人工饲养已经不能满足人们的生产和生活需要，因此必须将饲喂方式转向更高效、更科学的方向，自动饲喂系统成为了必然趋势。本毕业设计的主题是设计一个基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动进给系统。该系统由PLC、触摸屏、变频器、进给电机、装载电机、运动电机和进给车组成。PLC使用的编程语言是梯形逻辑。设计要求是通过梯形逻辑的开发来实现的。触摸屏显示诸如进给次数、进给量和进给混合比等信息。这些信息可以通过触摸屏进行设置和调整。进料车的起点有两个装载电机。两个加载电机的工作时间控制功能在触摸屏上设置。PLC通过定时程序设置两个电机的工作时间，从而可以添加不同的进给比。进料车以一定的速度自主进料，其电机由变频器控制。该系统还设置了每个插槽的进给时间。当进料车到达目标插槽时，光电传感器检测到插槽，进料车根据预设时间自动卸载。在手动模式下，可以通过触摸屏控制车在设定的进料时间过后卸载并继续前进。进料任务完成后，进料车将继续向前移动，直到接触到最后的限位开关。然后，电机将反转，进料车将返回起点并停止。
关键字：PLC，自动饲喂，触摸屏，变频器，饲喂小车
Design of automatic feeding system based on PLC
Abstract：With the continuous development of China's economy, traditional artificial feeding can no longer meet people's production and daily needs. Therefore, it is necessary to shift the feeding method towards a more efficient and scientific direction, and automatic feeding systems have become an inevitable trend.The topic of my graduation project is the design of an automated feeding system based on a Programmable Logic Controller (PLC). The system is composed of a PLC, a touch screen, a frequency converter, a feeding motor, a loading motor, a motion motor, and a feeding cart. The programming language used for the PLC is ladder logic. The design requirements are achieved through the development of the ladder logic. The touch screen displays information such as feeding times, feeding quantity, and feed mixing ratios. This information can be set and adjusted through the touch screen.The feeding cart has two loading motors at its starting point. The control function for the working time of the two loading motors is set on the touch screen. The PLC sets the working time of the two motors through a timed program, which enables the addition of different feed ratios. The feeding cart autonomously feeds at a certain rate, and its motor is controlled by the frequency converter. The system also has a setting for the feeding time of each slot. When the feeding cart reaches the target slot, the photoelectric sensor detects the slot, and the feeding cart automatically unloads according to the preset time. In manual mode, the feeding cart can be controlled through the touch screen to unload and continue forward after the set feeding time has elapsed. After the feeding task is completed, the feeding cart will continue to move forward until it touches the final limit switch. The motor will then reverse, and the feeding cart will return to the starting point and stop.
目 录
前 言 1
1 绪论 3
1.1论文的研究背景 3
1.1.1概述 3
1.1.2国内外发展概况 3
1.2 PLC的技术特点及应用前景 3
1.2.1 PLC的技术特点 3
1.2.2 PLC技术的发展趋势 4
2 系统硬件选型 6
2.1 PLC选型 6
2.2 触摸屏选型 6
2.3 光电传感器选型 7
2.4 限位开关选型 7
2.5 电机选型 8
2.6 变频器的选型 9
2.6.1变频器的选型 9
2.6.2变频器的参数设置 9
2.7本章小结 10
3 系统硬件设计 12
3.1系统整体设计 12
3.2系统原理图 13
3.2.1主要按键功能 13
3.2.2主要过程 14
3.2.3 PLC的I/O口接线图 14
3.2.4变频器控制部分接线图 16
3.3本章小结 16
4 系统软件设计 17
4.1软件选择 17
4.1.1 PLC编程软件 17
4.1.2 PLC程序设计流程 17
4.2 整体功能设计 17
4.3 控制流程设计 18
4.3.1自动控制部分 19
4.3.2手动控制部分 20
4.4本章小结 20
5 触摸屏画面设计 22
5.1触摸屏自动控制部分与主界面整体设计图 22
5.2触摸屏手动控制部分设计图 23
5.3本章小结 24
6 仿真测试 25
6.1仿真测试 21
6.1.1进料部分仿真测试 21
6.1.2饲喂小车运动部分仿真测试 23
6.1.3加料部分仿真测试 23
6.2测试结论 25
6.3本章小结 26
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
前 言
随着畜牧业生产规模的不断扩大，畜禽养殖的管理和技术水平也在不断提高。传统的饲养方式存在人工饲喂量不均、浪费饲料、饲喂时间不合理等问题，导致了饲养成本的提高和饲养效益的降低。为了解决这些问题，自动饲喂技术应运而生。
自动饲喂系统是利用现代化的智能化技术，通过计算机控制、传感器检测等手段实现畜禽自动化饲喂的系统。它可以根据畜禽的种类、品种、生长阶段和饲养环境等参数，精准控制饲料的投喂量和投喂时间，避免了人工饲喂量不均和浪费饲料的现象，减轻了饲养人员的工作量，同时提高了饲养效益和生产效率。
PLC是可编程逻辑控制器的缩写，它是现代工业自动化控制领域中最重要的控制器之一。PLC具有结构紧凑、性能稳定、可编程性强、可靠性高等优点，因此在自动饲喂系统中得到广泛应用。采用PLC控制系统实现自动饲喂，不仅能够实现精准饲喂，还可以通过自动化控制和数据采集，为畜禽养殖企业提供科学化的饲养管理模式。
本文将主要围绕基于PLC的自动饲喂系统的设计和实现进行探讨。首先将介绍自动饲喂系统的研究背景，包括自动饲喂系统的发展历程、现状和存在的问题。然后将介绍PLC技术在自动饲喂系统中的应用，探讨其优势和不足。最后将重点介绍本文设计的基于PLC的自动饲喂系统的实现方案和关键技术，以及其在畜禽饲养中的应用效果。通过对本文的研究和探讨，旨在为畜禽养殖企业提供一种高效、节能、科学的饲养管理模式，提高饲养效益和生产效率。
第一章 绪论
1.1论文的研究背景
1.1.1概述
随着现代农业技术的不断发展，人们对养殖业的要求越来越高。在养殖业中，动物的饲喂是至关重要的一个环节。传统的人工喂养方式存在着工作强度大、效率低下、饲料浪费等问题，这些问题不仅增加了养殖成本，也会影响到动物的生长和健康。
自动化饲喂系统能够解决传统饲喂方式存在的问题，提高养殖效率，降低成本，并且可以实现精准饲喂，避免了由于人为原因带来的饲料浪费等问题。因此，自动化饲喂系统已经成为了现代养殖业中的重要技术。
自动化饲喂系统的核心控制器是PLC（可编程逻辑控制器），PLC具有运算速度快、稳定性高、可编程性强等优点，非常适合用于自动化饲喂系统的控制。同时，PLC还能够与传感器、执行器等设备进行实时通信，实现自动化饲喂系统的智能化控制。
1.1.2国内外发展概况
自动饲喂系统是目前国内外养殖业领域的研究热点之一，PLC作为自动饲喂系统的核心控制器，也备受关注。下面将从国内外两个方面进行发展概况的梳理。
国内发展概况：
近年来，国内养殖业的发展呈现出快速发展的趋势，自动化饲喂系统已经成为了提高养殖效率的重要技术手段之一。目前，国内自动饲喂系统的研究主要集中在机器视觉技术、智能控制算法、自动化设备等方面。自动饲喂系统不仅可以提高饲养效率，降低劳动力成本，还可以通过科学饲喂来提高动物的生长质量和养殖经济效益。目前，国内一些养殖企业已经开始尝试引进自动化饲喂系统，如福建正极集团、河南金信达、北京万安福等，国内市场发展潜力巨大。
国外发展概况：
在国外，自动饲喂系统已经得到广泛应用。自动饲喂系统的发展始于欧洲和北美，现在已经在全球范围内得到广泛应用。近年来，欧洲和北美的一些养殖企业已经开始逐渐向智能化、数字化方向转型，加大对自动化饲喂系统的投入。目前，欧洲和北美的自动饲喂系统主要集中在畜禽养殖业中，如猪、鸡、牛等。自动饲喂系统的应用不仅提高了饲养效率，也大大降低了劳动力成本，同时还可以提高动物的生长质量和养殖经济效益。值得一提的是，日本的自动饲喂系统技术比较先进，已经应用到了水产养殖业中。
综合来看，随着科技的发展和人们对生态、环保和食品安全要求的提高，自动饲喂系统将在未来得到更广泛的应用，同时也将会面临更多的挑战和机遇。
1.2 PLC的技术特点及应用前景
1.2.1 PLC的技术特点
可编程逻辑控制器（PLC）是一种用于工业自动化的控制器，具有许多独特的技术特点。下面将从五个方面来描述PLC的技术特点。
（1）高可靠性
PLC的控制系统采用数字化、集成化的设计，避免了模拟电路中的信号干扰等问题，同时可靠性高，故障率低。此外，PLC硬件结构简单，主要由中央处理器、存储器、输入输出模块等组成，不需要像传统的控制系统那样使用大量的电路元器件，这也有利于提高PLC的可靠性。
（2）可编程性
PLC具有可编程性，即可根据不同的控制任务进行编程。PLC使用的编程语言通常为梯形图语言，编程简单易懂。此外，PLC还具有灵活性和可扩展性，用户可以根据需要进行增加、删除和修改控制程序，以适应不同的控制任务。
（3）高精度
PLC的数字控制技术可以实现高精度的控制，因此在一些对控制精度要求较高的场合得到广泛应用。例如，PLC可以实现对温度、压力、流量等参数的高精度控制。
（4）实时性
PLC的控制程序可以实现实时控制，即时响应生产现场的变化。由于PLC采用的是数字化的控制技术，计算速度快，反应时间短，因此能够实现对生产现场的实时控制。
（5）网络化
现代PLC系统还具有网络化的特点，能够实现PLC之间的通信和与上位机的通信。这种网络化的特点使得PLC系统可以实现集中控制和远程控制，进一步提高了PLC的控制效率和可靠性。
总之，PLC作为工业自动化控制领域中的一种重要控制器，其具有高可靠性、可编程性、高精度、实时性和网络化等独特技术特点，使得其在工业控制领域中得到广泛应用。
1.2.2 PLC技术的发展趋势
随着现代制造业的不断发展和智能化的推进，PLC（可编程逻辑控制器）技术的应用也越来越广泛。PLC是一种数字化的控制系统，可以对工业设备进行自动化控制和监测，因此在工业生产中有着重要的地位。本文将讨论PLC技术的发展趋势。
（1）智能化和网络化
随着工业互联网、物联网等技术的不断发展，PLC系统也逐渐向智能化和网络化发展。智能化的PLC可以根据生产过程的需要，实时调整控制参数，提高生产效率和产品质量。网络化的PLC可以通过互联网实现远程监控和控制，可以大大提高生产过程的可靠性和安全性。
（2）开放式系统和通用性
PLC系统的开放性和通用性也越来越受到重视。开放式系统可以使不同厂商的设备和软件进行无缝集成，从而降低系统集成的难度和成本。通用性的PLC可以适应不同的生产环境和需求，提高生产的灵活性和可定制性。
（3）人机交互和智能化控制
随着人工智能、机器视觉等技术的发展，PLC系统也逐渐向人机交互和智能化控制方向发展。人机交互的PLC可以通过触摸屏、语音控制等方式方便操作，提高人机交互的效率和体验。智能化控制的PLC可以通过机器学习、神经网络等技术进行自主学习和优化，从而实现更加智能化的控制。
（4）可靠性和安全性
在工业生产中，PLC系统的可靠性和安全性至关重要。随着生产环境的不断变化和设备的不断升级，PLC系统需要具备更高的可靠性和安全性，以保证生产的稳定性和安全性。
随着现代工业的不断发展和智能化的推进，PLC技术也需要不断适应市场需求，不断改进和升级，以实现更加智能化、可靠性和安全性的工业自动化控制。
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