【摘 要】
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随着现代规模化养殖新格局的初步形成,奶牛饲喂装备发展呈现出信息化、精细化、智能化的趋势,但我国部分中小型规模养殖场仍存在自动化程度低、人工作业强度大以及饲喂效率较低等问题。针对以上问题,开发奶牛自动饲喂配套系统显得十分重要,作为核心的控制系统设计则是实现精准投喂的关键。本文基于吊轨式奶牛自动饲喂机械装置,设计了一种基于PLC（Programmable Logic Controller,可编程逻辑控
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随着现代规模化养殖新格局的初步形成,奶牛饲喂装备发展呈现出信息化、精细化、智能化的趋势,但我国部分中小型规模养殖场仍存在自动化程度低、人工作业强度大以及饲喂效率较低等问题。针对以上问题,开发奶牛自动饲喂配套系统显得十分重要,作为核心的控制系统设计则是实现精准投喂的关键。本文基于吊轨式奶牛自动饲喂机械装置,设计了一种基于PLC（Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器）的饲喂控制系统。自动饲喂机械装置包括料仓、绞龙、电机、导轨等结构,能够在不影响奶牛的情况下满足基本的饲喂需求;自动饲喂控制系统主要包括核心控制模块、传感器信息采集模块、数据远程传输模块三部分。核心控制模块将传感器模块采集的数据,处理分析后显示在本地操作设备上,同时完成对数据的云上传,结合逻辑程序与云平台技术完成对装备执行结构的本地或远程控制。系统设置有远程自动控制模式和手动控制模式两种,利用云端数据上传下发的功能来控制相关下位机工作,通过逻辑控制指令来控制相关机械结构,进而完成整个奶牛自动饲喂的工作任务;手动模式可以满足用户的个性化需求。传感器信息采集模块主要对物料重量及机械机构的运行数据进行收集,部装有速度、红外、压力传感器;信息采集系统是自动饲喂系统可靠运行的依据。数据远程传输模块由速控云SUK-BOX-4G远程无线传输设备构成,能够稳定地和PLC相连接,将PLC处理的数据以及可视化操作界面远程传输。本文完成的工作及研究成果如下:（1）系统硬件部分:确定了控制系统相关部件的设计与选型,控制核心采用西门子S7-200 SMART PLC,利用PLC的I/O端口获取按钮、传感器信号等输入指令,并且将相关输出指令传输至执行机构;采用SMART700 IEV3型触摸屏,实现了对系统运行状态的监视;机械行走部分采用直流电机,绞龙转动机构采用步进电机,实现了对机械结构的运行速度、角度等参数进行精准控制;投料口部分采用电动推杆进行控制,通过其开合度大小获取出料量的数值;远程云平台技术由速控云盒子提供,通过与PLC的连接完成数据的云上传与指令的远程传输。（2）系统软件部分:利用STEP7-MicroWIN SMART编程软件进行逻辑控制程序编写,完成对传感器数据收集、下位机工作流程的控制;人机交互界面采用WinCC flexible SMART V3软件进行绘制,提供一种操作简单,内容丰富的数据可视化操作界面。（3）数据处理部分:利用Dempster-Shafer（D-S）证据理论数据融合算法,对饲喂系统中添加饲料的重量、压力、电机转速参数数据进行融合处理,实现对饲料的最优化搅拌效果;利用Proportion Integral Differential（PID）方法对料仓搅拌电机进行控制,通过获取反馈的速度信息实现电机的匀速调节。本文所设计的奶牛自动饲喂控制系统能够有效地适应中小型养殖规模的养殖场,在满足饲喂要求的基础上进一步提高奶牛饲喂的自动化程度。
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