一种牛舍用自动式安全清粪系统的制作方法

本实用新型属于农用设施技术领域,涉及畜舍内刮板安全清粪，尤其是一种牛舍用自动式安全清粪系统。

背景技术：

目前，在我国广大农村的个体经营制牛舍内对牛粪便的清理工作依然主要是通过人工进行，费时费力，劳动量大，且不能及时清理牛舍内的粪便，影响牛舍内的卫生环境。随着畜牧业的快速发展，牛粪清理工作逐步实现了机械化作业，当前规模化养牛场的舍内多为水泥硬化地面，为使干粪与尿液及污水分离，需在牛舍内装备机械清粪设备，进行无害化处理，提高资源利用率，降低劳动力成本。

新建的规模化养牛场主要使用刮板清粪，整个清粪系统主要由刮板和动力装置组成。但现有的清粪系统存在如下几点问题：(1)一般没有针对牛的识别装置，当牛不小心走到刮板的刮道上来的时候，刮板容易把牛绊倒，造成拉伤、骨折等严重伤害，影响牛群的正常行走、饲养和休息；(2)由于清粪系统的刮板无法自动识别刮道末端并自行翻转，因此不能适用于不同刮道长度的牛舍，仍需人工进行监管看护，费时费力；(3)无远程监控及报警功能；(4)由于清粪系统本身能耗高，造成饲养成本过高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有刮板的技术缺陷，提供一种设计合理、行走顺畅、可有效保护牛的牛舍用自动式安全清粪系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种牛舍用自动式安全清粪系统，由动力电路和逻辑控制电路构成；所述动力电路包括：动力电模块、接触继电模块、功率逆变模块、减速机接口模块和减速电机；所述逻辑控制电路包括：感应电流模块、磁场模块、霍尔电势模块、电源模块和CPU模块；

所述动力电模块的输出端依次与感应电流模块、接触继电模块、功率逆变模块、减速机接口模块和减速电机的输入端相连接并为上述模块供电；

所述减速电机与磁场模块相连接，该磁场模块的输出端与所述霍尔电势模块相连接，用于提供运动磁场；

所述霍尔电势模块的输出端通过AI模块与所述CPU模块相连接，通过所述磁场模块产生的霍尔电势记录减速电机旋转圈数信息并将该圈数信息输出至CPU模块；

所述动力电模块的输出端还与电源模块相连接，用于为电源模块供电；

所述电源模块的输出端与CPU模块相连接，用于为所述逻辑控制电路供电；

所述感应电流模块的输出端通过通讯模块与所述CPU模块相连接，用于采集所述动力电模块的实时电流值，并将该实时电流值输出至CPU模块；

所述CPU模块的输出端通过DO模块与所述接触继电器模块相连接，用于控制减速机电源的通断；

所述功率逆变模块通过通讯模块与所述CPU模块相连接，用于控制减速电机的转速和正反转。

而且，所述CPU模块的输出端还通过DO模块与报警模块相连接，执行故障报警。

而且，所述CPU模块的输入端通过DI模块与行程继电模块的输出端相连接，通过触发该行程继电模块修正刮板的始末位置。

而且，所述CPU模块还与内存模块相连接，并通过该内存模块与PC机相连接，用于存储控制程序和为CPU提供运行内存。

而且，所述CPU模块还通过通讯模块与人机界面模块相连接，用于设置参数并显示系统运行状况。

而且，所述磁场模块为安装在减速电机链轮上的磁钢。

而且，所述通讯模块采用RS232串口通讯模块。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型通过电流继电器对电流大小进行检测，PLC根据刮板当前位置判断电流大小是否超过刮板在刮道内不同的位置的预设电流值范围，从而进行反馈控制。若电流大小在预设的电流值范围内，则说明没有牛在刮板通道内走动，则控制刮板继续前进；若电流大小超过预设的电流值范围，则说明有牛在刮板通道内走动，则控制刮板停止前进；本实用新型能够接触探测到在刮板通道上走动的牛，探测到牛以后，刮板能够自动停止运行，有效防止牛的受伤和跌倒，对牛群的行走、饲喂、休息不造成任何影响。

2、本实用新型通过霍尔传感器感知电机旋转圈数，从而根据电机旋转圈数判断刮板是否移动至刮道末端，当刮板移动至刮道末端时，PLC通过变频器向电机发送翻转信号，从而控制电机反转，将刮板拉回。本实用新型能够适应于不同刮道长度的牛舍，并自动控制刮板翻转，可根据需要随意设定工作时间，无需人员看护，工作安全可靠。

3、本实用新型是基于低功耗的传感设备控制，能耗少，安全性高，该清粪系统的逻辑控制电路部分的日耗电量不足2度。

4、本实用新型通过增加报警模块和上位机可实现远程报警、故障判断和操控，使牛舍饲养人员能够更及时地获取本实用新型的清粪系统的运行情况。

附图说明

图1为本实用新型的系统电路框图；

图2为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种牛舍用自动式安全清粪系统，如图1所示，由动力电路和逻辑控制电路构成，所述动力电路包括：动力电模块、接触继电模块、功率逆变模块、减速机接口模块和减速电机；所述逻辑控制电路包括：感应电流模块、磁场模块、霍尔电势模块、电源模块、CPU模块、RS232串口通讯模块、DO模块、DI模块、AI模块、报警模块、人机界面模块、行程继电模块、内存模块和PC上位机；

所述动力电模块的输出端依次与感应电流模块、接触继电模块、功率逆变模块、减速机接口模块和减速电机的输入端相连接并为上述模块供电；

所述减速电机与磁场模块相连接，该磁场模块的输出端与所述霍尔电势模块相连接，用于提供运动磁场；该霍尔电势模块能够感应所述磁场模块的旋转磁场，所述磁场模块为安装在减速电机链轮上的磁钢。

所述霍尔电势模块的输出端通过AI模块与所述CPU模块相连接，通过所述磁场模块产生的霍尔电势记录减速电机旋转圈数信息并将该圈数信号输出至CPU模块，该CPU模块通过该减速电机旋转圈数信息计算获取刮板的位置信息；

所述动力电模块的输出端还与电源模块相连接，用于为电源模块供电；所述动力电模块和电源模块共同为清粪系统供电；

所述电源模块的输出端与CPU模块相连接，用于为清粪系统内的逻辑控制电路供电；

所述感应电流模块的输出端通过RS232串口通讯模块与所述CPU模块相连接，用于采集所述动力电模块的实时电流值，并将该实时电流值输出至CPU模块；

所述CPU模块的输出端通过DO模块与所述接触继电器模块相连接，用于判断所述动力电模块的实时电流值是否超出刮板对应位置的预设电流值范围，进而控制减速机电源的通断；当超出该预设电流值范围时，则说明刮板通道内有移动的牛群，则CPU模块给接触继电器模块信号，断开刮板电源，刮板停止前进或反向运行5-30秒。若未超出该预设电流值范围，则控制刮板继续前行。

所述功率逆变模块通过RS232串口通讯模块与所述CPU模块相连接，用于控制减速电机的转速和正反转。

所述CPU模块的输出端还通过DO模块与报警模块相连接，当刮板在移动过程中产生故障时，执行故障报警。

所述CPU模块的输入端通过DI模块与行程继电模块的输出端相连接，通过触发该行程继电模块修正刮板的始末位置。由于刮板的长时间往复运行，会产生运行误差，当累计误差到达一定程度时触发行程继电模块向所述CPU模块发送位置信号，当刮板运行至刮板通道始末端时，由CPU模块控制刮板复位，修正刮板的始末位置。

所述CPU模块还与内存模块相连接，并通过该内存模块与PC机相连接，用于存储控制程序并为CPU提供运行内存。

所述CPU模块还通过RS232串口通讯模块与人机界面模块相连接，用于设置参数并显示系统运行状况。

本实用新型适用于畜牧养殖业的所有畜舍内，下面对本实用新型的工作原理进行说明，如图2所示：

1、PLC判断是否有牛在刮道内行走及其工作原理

在刮板行进过程中，电路平稳，如果遇到较大阻力，电流瞬时增加，电子式电流继电器读取到的动力电路的电流值增加，把当前电流信号给PLC(对应图1中的CPU模块)，霍尔传感器读取刮板的位置信息输出至PLC，PLC根据刮板当前位置信息判断电流是否在预设电流值范围之内，如果超出该范围，则说明刮板通道内有移动的牛群，则PLC给交流接触器(对应图1中的接触继电模块)信号，断开减速机电源，刮板停止前进或反向运行30秒后，PLC重新判断当前电流是否在预设电流值范围之内，如果在预设电流值范围之内，PLC给变频器信号，变频器再给交流接触器信号，交流接触器接通电路，刮板继续前进，电流继电器继续判断电流大小，重复上述判断程序。如果识别到牛群，则再次停止，依次反复。而且，可以通过触摸屏(对应图1中的人机界面模块)设置控制参数。

2、PLC判断刮板是否移动至刮道始末端及其工作原理

PLC根据电机旋转圈数判断刮板是否移动至刮道末端(霍尔传感器感知的减速电机旋转圈数，进而通过计算减速电机链轮周长，判断刮板在刮板通道内的位置信息以及刮板是否已移动至刮道末端)，当刮板移动到刮道末端时，PLC向变频器输出控制信号，变频器通过交流接触器向减速电机输出反转信号，减速电机反转，将刮板拉回。返回时再根据减速电机旋转圈数判断刮板是否移动至刮道始端(霍尔传感器感知的减速电机旋转圈数)，当刮板移动到刮道始端后，通过行程开关模块修正刮板始末位置再前进，对刮道内的粪便进行清理。

需要说明的是：本实用新型的创新之处是将动力电路与逻辑控制电路结合在一起实现自动安全清粪功能，是通过硬件电路的创新实现相应的控制功能，上述工作原理的说明是便于理解本实用新型的技术内容。PLC内的处理软件是采用常规处理方式实现的，并不是本实用新型的创新内容。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。