牛舍环境控制PLC实训系统的制作方法

本实用新型属于教学培训设备技术领域，具体涉及一种牛舍环境控制PLC实训系统。

背景技术：

随着社会中自动化控制领域的不断发展，各行各业对自动化设备的需求也不断增多，尤其是在教学培训过程中对模拟教学环境起到了非常重要的作用，PLC可编程控制器是以微处理机为基础发展起来的新型自动化控制装置，它具有体积小、功能强、可靠性高以及应用安装方便的特点，在自动化控制领域中占据了重要地位。

在教学培训过程中，为了达到更好的教学效果，需要借助相关的实训设备进行专业的教学和技能训练，目前虽然在高等院校内设置了一些自动化实验教学实训设备，但是这些设备结构都比较单一，用途也比较单一，在教学中使用这些设备只能简单的进行了解单一的用途和功能，缺乏与实际相关联的高度仿真设备，不能采用这些设备真实的模拟出相关的教学环境，不能满足教学实训的需要以及对教学多样性和先进性的要求，尤其在教学中对牛舍环境的模拟和控制的实训设备还比较匮乏，给教学和实训带来了很大的不便。

即上述现有技术存在以下缺点；

1、牛舍环境的模拟和控制的实训设备比较匮乏，给教学和实训带来很大的不便；

2、教学中使用的设备都是分散的且结构简单，功能单一，不能真实的模拟出与实际环境相关的教学环境，不能满足教学实训的需要以及对教学多样性和先进性的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种牛舍环境控制PLC实训系统，该牛舍环境控制PLC实训系统具有多样化功能和先进控制的特点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种牛舍环境控制PLC实训系统包括：用于控制牛舍内环境的PLC控制器以及与该PLC控制器连接的固态继电器、变频器和环境参数采集模块，在所述牛舍的侧壁上安装有一轴流风机，所述固态继电器与所述轴流风机电连接，用于控制所述轴流风机的开启、关闭及转速，所述变频器与一为所述牛舍提供热源的热风机电连接，用于控制所述热风机的转速，所述环境参数采集模块包括：三合一传感器、氨气传感器和硫化氢传感器，所述三合一传感器用于检测所述牛舍内的湿度、温度和二氧化碳。

在上述技术方案中，还包括喂水装置，所述喂水装置包括：储水水箱、第一水泵、位于所述牛舍内的水槽和第三限位开关，所述第三限位开关安装在所述水槽内，用于检测该水槽内液体的液位，所述储水水箱通过一第一软管与所述水槽连通且在所述第一软管上安装有所述第一水泵，用于将所述储水水箱内的水抽入所述水槽内；所述第一水泵和所述第三限位开关均与所述PLC控制器连接，所述PLC控制器读取所述第三限位开关的信号并控制所述第一水泵。

在上述技术方案中，还包括喷雾降温设备，所述喷雾降温设备包括由N个安装在所述牛舍内的喷头组合而成的喷头组，每一所述喷头均通过一第二软管与所述储水水箱连通，在所述第二软管上安装有一第二水泵，所述PLC控制器与第二水泵连接，用于向所述喷头组输水，其中，所述N为大于4的正整数。

在上述技术方案中，在所述牛舍的侧壁上形成有窗口，在所述窗口上安装有一电动窗帘，所述电动窗帘包括轴杆、卷帘、继电器和步进电机，所述轴杆通过一左墙体支架和右墙体支架安装在所述牛舍的内侧壁上且与左墙体支架和右墙体支架之间各安装有一轴承，所述卷帘的上端与所述左墙体支架和右墙体支架之间的轴杆连接，下端为自由端且固装有一卷帘轴，在所述牛舍的内侧壁上固装一与所述PLC控制器电连接的第一限位开关和第二限位开关，用于读取所述卷帘轴的位置，所述步进电机与一主动轮轴接，在所述轴杆上固装有一从动轮，在所述主动轮与所述从动轮上安装有一同步带，其中，所述步进电机与一驱动器连接，所述驱动器用于驱动所述步进电机转动，所述PLC控制器通过所述继电器与所述驱动器电连接，所述PLC控制器读取第一限位开关和第二限位开关的信号后开启和关闭所述步进电机。

在上述技术方案中，还包括用于接收信号的GPRS远程模块，所述GPRS远程模块与所述 PLC控制器通信连接。

在上述技术方案中，在所述牛舍外部设置一电气控制柜，所述继电器、固态继电器、PLC 控制器、变频器和所述GPRS远程模块均安装在所述电气控制柜内，所述电气控制柜的外壁上安装一与所述PLC控制器通信连接的触摸屏，其中，所述触摸屏为MCGS触摸屏。

在上述技术方案中，还包括为所述牛舍环境控制PLC实训系统供电的市电源。

在上述技术方案中，所述市电源与一空气开关电连接，所述空气开关分别与一第一开关电源和第二开关电源电连接，其中，所述市电源用于输出交流220V电压，所述第一开关电源用于将所述市电源转换成直流+5V电压并输出，所述第二开关电源将市电源转换成直流+24V 电压并输出，所述第一开关电源为所述驱动器供电，所述第二开关电源为所述第一水泵、所述第二水泵、所述触摸屏、所述GPRS远程模块和环境参数采集模块供电，所述市电源直接或通过第二开关电源为所述PLC控制器供电。

在上述技术方案中，所述空气开关、所述第一开关电源和所述第二开关电源均安装在所述电气控制柜内。

在上述技术方案中，所述第一限位开关和所述第二限位开关均为红外线行程限位开关，所述第三限位开关为不锈钢浮球开关。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统提供了一种用于模拟牛舍环境的实训牛舍，给教学和实训提供了很大的方便。

2、本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统将环境参数采集模块、热风机、轴流风机、电动窗帘、喷雾降温设备和喂水装置集成在内，能够实现多项功能，能够真实、准确的对牛舍环境进行模拟，满足了教学实训的需要。

3、本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统采用PLC控制器对该系统的环境进行控制和调节，满足了教学的多样性和先进性。

4、本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统安装有GPRS远程模块，能够用于远程对牛舍环境进行实时查看和控制，方便使用。

附图说明

图1为本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统的电控结构示意图；

图2为本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统的电动窗帘结构图；

图3为本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统的喂水装置和喷雾降温设备的连接结构图；

图4为本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统的结构图。

其中：

1：PLC控制器，2：第一开关电源，3：第二开关电源，4：空气开关，5：市电源，6：第一水泵，7：第二水泵，8：GPRS远程模块，9：第一限位开关，10：第二限位开关，11：第三限位开关，12：固态继电器，13：轴流风机，14：继电器，15：步进电机，16：触摸屏， 17：变频器，18：热风机，19：环境参数采集模块，20：外部服务器，21：牛舍，22：电气控制柜，23：第一软管，24：第二软管，25：储水水箱，26：喷头组，27：电气开关，28：电动窗帘，28-1：轴杆，28-2：卷帘，28-3：左墙体支架，28-4：主动轮，28-5：从动轮，28-6：同步带，28-7：轴承，28-8：右墙体支架，28-9：卷帘轴，29：水槽，30：驱动器。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图1-4和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

一种牛舍环境控制PLC实训系统，包括：用于控制牛舍21内环境的PLC控制器1以及与该PLC 控制器1连接的固态继电器12、变频器17和环境参数采集模块19，在牛舍的侧壁上安装有一轴流风机13，固态继电器12与轴流风机13电连接，用于控制轴流风机13的开启、关闭及转速，变频器17与一为牛舍提供热源的热风机18电连接，用于控制热风机18的转速，环境参数采集模块19包括：三合一传感器、氨气传感器和硫化氢传感器，其中，三合一传感器用于检测牛舍内的湿度、温度和二氧化碳。

进一步，牛舍21是由隔温护罩围成的封闭空间，隔温护罩采用5mm厚的透明亚克力材料高温定型制成，其中，牛舍21的顶端设置有手动操作的隔温护罩盖，能够用于打开或者封闭牛舍21，牛舍21安装在方形铝材框架槽内，方形铝材框架槽的底部固装有四个万向轮，对牛舍 21起到支撑和移动的作用，方便使用。

进一步，PLC控制器1通过控制固态继电器12的闭合或断开的状态来控制轴流风机13通电或者断电，即固态继电器12接收到PLC控制器1的高频脉冲实现闭合，使轴流风机13通电，其中，PLC控制器1控制轴流风机13的转速，能够实现对牛舍21内的空气与外界的空气进行交换，该轴流风机13的型号为12038型，交流220V。

进一步，变频器17通过MODBUS-RTU485通讯口与PLC控制器1通信，变频器17的频率能够进行调节(变频器17可以受PLC控制器1控制调节频率，也可以手动操作调节频率)，从而控制变频器17的输出电压，并将该输出电压为热风机18供电，用于控制热风机18的发热量，能够对该热风机18实现无级调温，更好的使牛舍21模拟高温环境和调整温度，该变频器17的型号为三菱VB5N-20P7，750W，4.7A，PLC控制器1的型号为信捷XC2-24-E-T。

进一步，三合一传感器、氨气传感器和硫化氢传感器的型号均为精讯畅通JXBS-3001-GZ 系列传感器，并且均是通过MODBUS-RTU485通讯口与PLC控制器1通信连接。

PLC控制器1读取三合一传感器的温度和二氧化碳的信号，并控制相应的轴流风机13和热风机18工作。

本实用新型的牛舍环境控制PLC实训系统提供了一种用于模块牛舍环境的实训牛舍，采用 PLC控制器控制轴流风机、热风机、环境参数采集模块对牛舍的内空气流通、温度和牛舍的环境参数(湿度、温度、二氧化碳、氨气和硫化氢)进行实时监测和控制，为教学和实训提供了很大的方便。

实施例二

在实施例一的基础上，还包括：喂水装置，喂水装置包括：储水水箱25、第一水泵6、位于牛舍21内的水槽29和第三限位开关11，第三限位开关11安装在水槽29内，用于检测该水槽 29内液体的液位，其中，该第三限位开关11为不锈钢浮球开关，灵敏度高，方便使用，储水水箱25通过一第一软管23与水槽29连通且在第一软管23上安装有第一水泵6，用于将储水水箱 25内的水抽入水槽29内，其中，储水水箱25和水槽29均由透明亚克力板制成，第一水泵6和第三限位开关11均与PLC控制器1连接，PLC控制器1读取第三限位开关11的信号并控制第一水泵 6工作。

其中，储水水箱25上还安装有喷雾降温设备，该喷雾降温设备与三合一传感器配合工作，进一步，三合一传感器采集到牛舍21内的湿度、温度和二氧化碳的参数，并将该参数通过 MODBUS-RTU485通讯口输出到PLC控制器1，PLC控制器1进行判断，如果湿度过低或温度过高，PLC控制器1控制喷雾降温设备工作。该喷雾降温设备包括由N个安装在牛舍21内的喷头组合而成的喷头组26，其中，N为大于4的正整数(图3中N＝4)且每一个喷头均为高精度不锈钢喷头，该喷头喷出的水颗粒能够直接雾化，避免了由于喷头喷水对牛舍21内的其他设备造成影响，每一喷头均通过一第二软管24与储水水箱25连通，在第二软管24上安装有一第二水泵7，PLC控制器1与第二水泵7连接，第二水泵7用于向喷头组26输水。

进一步，在牛舍21的侧壁上形成有窗口，用于牛舍21与外界自然通风，在窗口上安装有一电动窗帘28，电动窗帘28包括：轴杆28-1、卷帘28-2、继电器14和步进电机15，轴杆28-1通过一左墙体支架28-3和右墙体支架28-8安装在牛舍21的内侧壁上且与左墙体支架28-3和右墙体支架28-8之间各安装有一轴承28-7，步进电机15与一主动轮28-4轴接，在轴杆28-1上固装有一从动轮28-5，在主动轮28-4与从动轮28-5上安装有一同步带28-6，主动轮28-4的内孔径为5mm，从动轮28-5的内孔径为8mm，主动轮28-4和从动轮28-5均为 24齿的齿轮，进一步，步进电机15与一驱动器30连接，驱动器30用于驱动步进电机15转动，PLC控制器1通过继电器14与驱动器30电连接，用于控制所述驱动器30以开启和关闭步进电机15。卷帘28-2的上端与左墙体支架28-3和右墙体支架28-8之间的轴杆28-1连接，下端为自由端且固装有一卷帘轴28-9，在牛舍21的内侧壁上固装一与PLC控制器1电连接的第一限位开关9和位于该第一限位开关9下方的第二限位开关10，用于读取卷帘轴28-9 的位置，第一限位开关9位于轴杆28-1的下方且靠近该轴杆28-1，第二限位开关10位于卷帘轴28-9移动最底端时位置的下方且靠近该位置，第一限位开关9和第二限位开关10均为红外线行程限位开关，即当卷帘28-2卷在轴杆28-1上且第一限位开关9检测到卷帘轴28-9 靠近时，PLC控制器1在读取到第一限位开关9的信号后控制步进电机15停止工作；当卷帘 28-2从轴杆28-1上转下且第二限位开关10检测到卷帘轴28-9靠近时，PLC控制器1在读取到第二限位开关10的信号后控制步进电机15停止工作。

本实用新型牛舍环境控制PLC实训系统的喂水装置为牛舍提供了一种饮水的装置且该装置能够自动补充水，PLC控制器读取第三限位开关实时采集水槽内的水位信息，PLC控制器根据读取到的信息控制第一水泵转动将储水水箱内的水抽到水槽内，实现自动补给水的功能，该牛舍环境控制PLC实训系统的喷雾降温设备与环境参数采集模块配合使用，能够实时监控和调节牛舍内的湿度和温度，该牛舍环境控制PLC实训系统通过电动窗帘实现自动控制牛舍与外界自然通风的功能，三合一传感器、氨气传感器和硫化氢传感器检测到牛舍内的二氧化碳、氨气和硫化氢的参数值，PLC控制器读取上述参数后判断该参数值，当该参数值过高或者过低时，PLC控制器控制电动窗帘打开和/或轴流风机工作，当该参数正常时，PLC控制器控制电动窗帘闭合和/或轴流风机停止工作，实现了自动检测牛舍环境及自动调节牛舍环境的功能，本实用新型实现了多项功能，真实、准确的对牛舍进行模拟和仿真，满足了教学实训的需要，而且采用PLC控制器对牛舍环境实训系统对牛舍内的环境进行控制，满足了教学的多样性和先进性。

实施例三

在实施例二的基础上，还包括：电气控制柜22和GPRS远程模块8，GPRS远程模块8 与PLC控制器1通信连接且型号为巨控GRM501GPRS智能远程模块，便于外部服务器20 与PLC控制器1远程通信，方便远程监控牛舍21内的环境情况。GPRS远程模块8能够用于远程对牛舍21环境进行实时查看和控制，方便使用，外部服务器20能够通过GPRS远程模块8与PLC控制器1进行通信，方便远程监控牛舍21内的环境情况。

其中，电气控制柜22设置在牛舍21外部，避免了牛舍21内的环境变化对电气控制柜 22内的电气设备造成影响，其中，继电器14、固态继电器12、PLC控制器1、变频器17和 GPRS远程模块8均安装在电气控制柜22内，电气控制柜22的外壁上安装一与PLC控制器1 通信连接的触摸屏16，其中，触摸屏16为MCGS触摸屏，方便在外部操控PLC控制器1。

进一步，牛舍环境控制PLC实训系统还包括：用于为牛舍环境控制PLC实训系统供电的市电源5，该市电源5通过电气开关27将市电接入电气控制柜22内并与空气开关4电连接，其中，电气开关27用于控制市电源5和电气控制柜22的通电和断电，空气开关4用于当电气控制柜22内的电气设备发生短路、严重过载及欠电压时对整个电路进行保护，下面进一步解释：市电源5与PLC控制器1电连接，在电气开关27与PLC控制器1之间的电路上安装有空气开关4，空气开关4分别与一第一开关电源2、固态继电器12和第二开关电源3 电连接，其中，市电源5用于输出交流220V电压，第一开关电源2用于将市电源5转换成直流+5V电压并输出，第二开关电源3将市电源5转换成直流+24V电压并输出，第一开关电源 2为驱动器30供电，第二开关电源3为第一水泵6、第二水泵7、触摸屏16、GPRS远程模块 8和环境参数采集模块19供电，市电源5直接或通过第二开关电源3为PLC控制器1供电，其中，当市电源5直接对PLC控制器1进行供电时，市电源5通过空气开关4与PLC控制器 1直接连接(图1中两种供电方式均示出)，PLC控制器1内部设置有一个可以直接将市电源 5的电压转化成PLC控制器1直接使用的电压的电源模块，但是采用市电源5直接对PLC控制器1供电，长期使用会对PLC控制器1内部造成损坏影响，为了保证PLC控制器1正常工作，市电源5通过第二开关电源3为PLC控制器1供电，安全方便，便于使用，进一步，空气开关4、第一开关电源2和第二开关电源3均安装在电气控制柜内。

本实用新型将牛舍和电气控制柜分开设置，提高了该系统的安全性，延长了设备的使用寿命，方便后期的检修，采用第一开关电源和第二开关电源将市电源转化成直流电压，使用方便安全。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。