SD-1100系列温控仪及WINCC组态软件在养猪场中的应用
襄阳西顿自动化仪表有限公司 技术部
一、概述
养殖业是我国重要的国民经济之一，搞好养殖业，有利于稳定国家经济发展，提高国民经济收入。养猪业是我国养殖业中的重中之重，由于中国人喜食猪肉，猪养的好坏，直接关关系到国民的“菜蓝子”和国家经济的稳定，因此，养猪业一直是国家重点扶持和观注的热点。
目前，我国的养猪业已由传统的农户散养为主、大中型养猪场为辅发展成为以大中型养猪场为主、农户散养为辅的重要转变。养猪场集约化的养猪模式，一般都是几十或几百头猪共同生活在一个标准化的猪舍里，猪舍环境控制的好坏，直接关系到猪的健康。
现代化的标准猪舍，为了在夏季给猪舍通风降温、都安装有风机、水帘等设施，以降低环境温度、湿度、氨气等对猪构成的危害。合理使用风机、水帘等设施，为猪提供一个良好的生活环境，可以让猪少生病、长得快，具有较高的经济效益和社会效益。
二、方案概述
某万头养猪场拥有标准化猪舍18栋，每个猪舍都配有两台风机和一套水帘，风机原来是依靠厂家提供的风机控制箱控制，因使用时间较大，自动控制已全部失效，后全部由生产工人根据猪舍温度手动控制风机启停。相关资料表明，猪最适宜的环温度是25-28℃，超过32℃度，猪采食量下降、表现烦躁，温度若超过35℃，猪将很快中暑甚至死亡。另有资料表明，猪舍温度的急骤变化，对猪的健康也是至命的。因此，猪舍的温度只是简单的依靠人工开停风机、水帘进行控制，对猪的健康是非常不利的，对养猪场来说是一个非常大的潜在风险。
我公司技术人员根据养猪场的特点，使用我公司的SD-1100系列温控仪、PT100热电阻，结合工业控制计算机、WINCC组态软件为该养猪场设计了一套完整的猪舍温度自动控制与监控系统，具体方案如下：
1、猪舍温度自动控制
SD-1100系列温控仪是我公司推出的一种简易测量显示控制仪，结构简单、操作方便、性价比高，具有单路输入，双屏LED数码显示；具备33种信号输入功能、可任意选择输入信号类型，测量精度为0.3%；热电阻\热电偶信号分辨率可切换1℃或0.1℃；具备上下限报警功能，带LED报警灯指示；具有电压、电流变送输出信号可选；支持RS485串行接口，采用标准MODBUS RTU通讯协议；具备多种外形尺寸及样式供用户选择；参数设定密码锁定，参数设置断电永久保存等特点。选型资料如下表：
SD-1100□-□-□/□/□( )-□-( )
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
①规格尺寸 ②输入分度号
代码 宽*高*深 代码 分度号（测量范围）
A
B
C
D
E
F
H 160*80*110mm（横式）
80*160*110mm（竖式）
96*96*110mm（方式）
96*48*110mm（横式）
48*96*110mm（竖式）
72*72*110mm（方式）
48*48*110mm（方式） 00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
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15
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18
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30
31
32
33
34
35
55 热电偶B(400～1800℃)
热电偶S(0～1600℃)
热电偶K(0～1300℃)
热电偶E分度(0～1000℃)
热电偶T分度(-200.0～400.0℃)
热电偶J分度(0～1200℃)
热电偶R分度(0～1600℃)
热电偶N分度(0～1300℃)
热电偶F2分度(700～2000℃)
热电偶Wre3-25分度(0～2300℃)
热电偶Wre5-26分度(0～2300℃)
热电阻CU50(-50.0～150.0℃)
热电阻CU53(-50.0～150.0℃)
热电阻CU100(-50.0～150.0℃)
热电阻PT100(-200.0～650.0℃)
热电阻BA1(-200.0.0～600.0℃)
热电阻BA2（-200.0～600.0℃）
线性电阻0～500Ω(-1999～9999)
远传电阻0-350Ω (-1999～9999)
远传电阻30-350Ω (-1999～9999)
0～20mV (-1999～9999)
0～40mV (-1999～9999)
0～100mV (-1999～9999)
内部保留
内部保留
0～20mA (-1999～9999)
0～10mA (-1999～9999)
4～20mA (-1999～9999)
0～5V (-1999～9999)
1～5V (-1999～9999)
内部保留
0～10V (-1999～9999)
0～10mA开方 (-1999～9999)
4～20mA开方 (-1999～9999)
0～5V开方 (-1999～9999)
1～5V开方 (-1999～9999)
全切换
③输出（OUT）
代码 输出类型（负载电阻RL）
X0
1
2
3
4
D1 无输出
4-20mA(RL≤600Ω)
1-5V(RL≥250KΩ)
0-10mA(RL≤1.2Ω)
0-5V(RL≥250KΩ)
0-20mA(RL≤600Ω)
RS-485通迅接口（Modbus）
④报警（继电器触点输出）
代码 报警限数
X
1
2 无输出
1限报警
2限报警
⑤馈电输出
代码 馈电输出（输出电压）
X
P 无输出
馈电输出
如“P（24）”表示馈电输出24V。
⑥供电电源
代码 电压范围
A
D AC/DC100～240V（AC/50-60Hz）
DC 20～29V
⑦备注
无备注可省略

本方案采用SD-1100系列温控仪的报警输出接口控制两台风机和水帘电磁阀的启停，供电电压为AC220V，测温元件为PT100热电阻，另采用温控仪的Modbus-RTU通讯接口与工控机、组态软件完成通讯，所以确定的型号为：SD-1100C-14-D1/2-X-A。

本方案工作原理如下：采用PT100热电阻检测猪舍温度，SD-1100温控仪显示猪舍实际温度，假如上限报警1设定温度为26℃，回差1℃，上限报警2设定温度27℃，回差1℃，当猪舍温度超过上限报警26℃时，1#风机自动启动，如室外环境温度并不高的情况下，通过一段时间的运行，猪舍温度低于25℃时1#风机自动停止；如室外环境温度不断上升，1#风机不停地运行、猪舍温度仍然在上升的情况下，当猪舍温度超过27℃后，2#风机自动启动，同时水帘电磁阀打开，通过水帘的冷空气为猪舍降温，当温度低于26℃时2号风机自动停止工作。另外，通过时控器定时，每天定期启动1#风机为猪舍通风，降低氨气等有害气体对猪造成的不良影响。
该设备另配备有手动控制，当热电阻、温控仪等出现故障时，可紧急切换到手动状态工作，确保猪舍温度可控。
2、猪舍温度集中监控
通过SD-1100温控仪的Modbus-RTU通讯接口，利用工控机、WINCC组态软件将猪舍温度进行集中监控，猪舍温度、风机运行状态等参数在猪场办公室即可随时查看并归档，并可以以曲线或报表的形式查阅。通过组态报警，当猪舍温度超过预警值时，可自动发出音响报警，提醒值班人员注意并及时排除故障。
SD-1100温控仪的通讯接口为RS485/Modbus-RTU，工控机接口为RS232，因此，在工控机端必须采用RS232/485通讯转换器将SD-1100温控仪的通讯接口转换为RS232方能匹配。WINCC组态软件是西门子公司推出的一款功能强大的组态软件，具有高度开放性，内置多种通讯驱运程序，除提供西门子专用通讯协议外，还提供的有PROFIBUS、TCP/IP、DDL、OPC、ODBC等多种通讯协议，用户也可以自己开放相应的驱运程序，以实现对其它公司不同型号PLC、DCS、智能仪表的对接。自WINCC6.0以上版本不再支持Modbus-RTU，本方案采用WINCC6.0版组态软件，采用KEPServerEx作为SD-1100温控仪的Modbus OPCserver，KEPServerEx作为OPC服务器，WINCC作为OPC客户机实现通讯连接。
通过系统组态，上位机不但可以显示、记录猪舍温度、设备工作状态，亦可以实现对SD-1100温控仪进行参数设定、手动控制、精度校正等功能。


三、效益分析
使用SD-1100温控仪和WINCC组态软件对养猪场猪舍温度进行自动化控制，可以将猪舍温度合理控制，确保猪舍环境良好，猪快速生长，降低猪病发生率、提高料肉比，而且可以降低电能消耗、降低工人劳动强度，减少环境污染，具有较高的经济效益和社会效益。