本實(shí)用新型屬于農(nóng)用設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域,涉及畜舍內(nèi)刮板安全清糞，尤其是一種牛舍用自動(dòng)式安全清糞系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在我國廣大農(nóng)村的個(gè)體經(jīng)營制牛舍內(nèi)對(duì)牛糞便的清理工作依然主要是通過人工進(jìn)行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)量大，且不能及時(shí)清理牛舍內(nèi)的糞便，影響牛舍內(nèi)的衛(wèi)生環(huán)境。隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，牛糞清理工作逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，當(dāng)前規(guī)?；B(yǎng)牛場的舍內(nèi)多為水泥硬化地面，為使干糞與尿液及污水分離，需在牛舍內(nèi)裝備機(jī)械清糞設(shè)備，進(jìn)行無害化處理，提高資源利用率，降低勞動(dòng)力成本。

新建的規(guī)?；B(yǎng)牛場主要使用刮板清糞，整個(gè)清糞系統(tǒng)主要由刮板和動(dòng)力裝置組成。但現(xiàn)有的清糞系統(tǒng)存在如下幾點(diǎn)問題：(1)一般沒有針對(duì)牛的識(shí)別裝置，當(dāng)牛不小心走到刮板的刮道上來的時(shí)候，刮板容易把牛絆倒，造成拉傷、骨折等嚴(yán)重傷害，影響牛群的正常行走、飼養(yǎng)和休息；(2)由于清糞系統(tǒng)的刮板無法自動(dòng)識(shí)別刮道末端并自行翻轉(zhuǎn)，因此不能適用于不同刮道長度的牛舍，仍需人工進(jìn)行監(jiān)管看護(hù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；(3)無遠(yuǎn)程監(jiān)控及報(bào)警功能；(4)由于清糞系統(tǒng)本身能耗高，造成飼養(yǎng)成本過高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有刮板的技術(shù)缺陷，提供一種設(shè)計(jì)合理、行走順暢、可有效保護(hù)牛的牛舍用自動(dòng)式安全清糞系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種牛舍用自動(dòng)式安全清糞系統(tǒng)，由動(dòng)力電路和邏輯控制電路構(gòu)成；所述動(dòng)力電路包括：動(dòng)力電模塊、接觸繼電模塊、功率逆變模塊、減速機(jī)接口模塊和減速電機(jī)；所述邏輯控制電路包括：感應(yīng)電流模塊、磁場模塊、霍爾電勢(shì)模塊、電源模塊和CPU模塊；

所述動(dòng)力電模塊的輸出端依次與感應(yīng)電流模塊、接觸繼電模塊、功率逆變模塊、減速機(jī)接口模塊和減速電機(jī)的輸入端相連接并為上述模塊供電；

所述減速電機(jī)與磁場模塊相連接，該磁場模塊的輸出端與所述霍爾電勢(shì)模塊相連接，用于提供運(yùn)動(dòng)磁場；

所述霍爾電勢(shì)模塊的輸出端通過AI模塊與所述CPU模塊相連接，通過所述磁場模塊產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)記錄減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)信息并將該圈數(shù)信息輸出至CPU模塊；

所述動(dòng)力電模塊的輸出端還與電源模塊相連接，用于為電源模塊供電；

所述電源模塊的輸出端與CPU模塊相連接，用于為所述邏輯控制電路供電；

所述感應(yīng)電流模塊的輸出端通過通訊模塊與所述CPU模塊相連接，用于采集所述動(dòng)力電模塊的實(shí)時(shí)電流值，并將該實(shí)時(shí)電流值輸出至CPU模塊；

所述CPU模塊的輸出端通過DO模塊與所述接觸繼電器模塊相連接，用于控制減速機(jī)電源的通斷；

所述功率逆變模塊通過通訊模塊與所述CPU模塊相連接，用于控制減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)。

而且，所述CPU模塊的輸出端還通過DO模塊與報(bào)警模塊相連接，執(zhí)行故障報(bào)警。

而且，所述CPU模塊的輸入端通過DI模塊與行程繼電模塊的輸出端相連接，通過觸發(fā)該行程繼電模塊修正刮板的始末位置。

而且，所述CPU模塊還與內(nèi)存模塊相連接，并通過該內(nèi)存模塊與PC機(jī)相連接，用于存儲(chǔ)控制程序和為CPU提供運(yùn)行內(nèi)存。

而且，所述CPU模塊還通過通訊模塊與人機(jī)界面模塊相連接，用于設(shè)置參數(shù)并顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

而且，所述磁場模塊為安裝在減速電機(jī)鏈輪上的磁鋼。

而且，所述通訊模塊采用RS232串口通訊模塊。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本實(shí)用新型通過電流繼電器對(duì)電流大小進(jìn)行檢測(cè)，PLC根據(jù)刮板當(dāng)前位置判斷電流大小是否超過刮板在刮道內(nèi)不同的位置的預(yù)設(shè)電流值范圍，從而進(jìn)行反饋控制。若電流大小在預(yù)設(shè)的電流值范圍內(nèi)，則說明沒有牛在刮板通道內(nèi)走動(dòng)，則控制刮板繼續(xù)前進(jìn)；若電流大小超過預(yù)設(shè)的電流值范圍，則說明有牛在刮板通道內(nèi)走動(dòng)，則控制刮板停止前進(jìn)；本實(shí)用新型能夠接觸探測(cè)到在刮板通道上走動(dòng)的牛，探測(cè)到牛以后，刮板能夠自動(dòng)停止運(yùn)行，有效防止牛的受傷和跌倒，對(duì)牛群的行走、飼喂、休息不造成任何影響。

2、本實(shí)用新型通過霍爾傳感器感知電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而根據(jù)電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)判斷刮板是否移動(dòng)至刮道末端，當(dāng)刮板移動(dòng)至刮道末端時(shí)，PLC通過變頻器向電機(jī)發(fā)送翻轉(zhuǎn)信號(hào)，從而控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，將刮板拉回。本實(shí)用新型能夠適應(yīng)于不同刮道長度的牛舍，并自動(dòng)控制刮板翻轉(zhuǎn)，可根據(jù)需要隨意設(shè)定工作時(shí)間，無需人員看護(hù)，工作安全可靠。

3、本實(shí)用新型是基于低功耗的傳感設(shè)備控制，能耗少，安全性高，該清糞系統(tǒng)的邏輯控制電路部分的日耗電量不足2度。

4、本實(shí)用新型通過增加報(bào)警模塊和上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警、故障判斷和操控，使牛舍飼養(yǎng)人員能夠更及時(shí)地獲取本實(shí)用新型的清糞系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)電路框圖；

圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

一種牛舍用自動(dòng)式安全清糞系統(tǒng)，如圖1所示，由動(dòng)力電路和邏輯控制電路構(gòu)成，所述動(dòng)力電路包括：動(dòng)力電模塊、接觸繼電模塊、功率逆變模塊、減速機(jī)接口模塊和減速電機(jī)；所述邏輯控制電路包括：感應(yīng)電流模塊、磁場模塊、霍爾電勢(shì)模塊、電源模塊、CPU模塊、RS232串口通訊模塊、DO模塊、DI模塊、AI模塊、報(bào)警模塊、人機(jī)界面模塊、行程繼電模塊、內(nèi)存模塊和PC上位機(jī)；

所述動(dòng)力電模塊的輸出端依次與感應(yīng)電流模塊、接觸繼電模塊、功率逆變模塊、減速機(jī)接口模塊和減速電機(jī)的輸入端相連接并為上述模塊供電；

所述減速電機(jī)與磁場模塊相連接，該磁場模塊的輸出端與所述霍爾電勢(shì)模塊相連接，用于提供運(yùn)動(dòng)磁場；該霍爾電勢(shì)模塊能夠感應(yīng)所述磁場模塊的旋轉(zhuǎn)磁場，所述磁場模塊為安裝在減速電機(jī)鏈輪上的磁鋼。

所述霍爾電勢(shì)模塊的輸出端通過AI模塊與所述CPU模塊相連接，通過所述磁場模塊產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)記錄減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)信息并將該圈數(shù)信號(hào)輸出至CPU模塊，該CPU模塊通過該減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)信息計(jì)算獲取刮板的位置信息；

所述動(dòng)力電模塊的輸出端還與電源模塊相連接，用于為電源模塊供電；所述動(dòng)力電模塊和電源模塊共同為清糞系統(tǒng)供電；

所述電源模塊的輸出端與CPU模塊相連接，用于為清糞系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制電路供電；

所述感應(yīng)電流模塊的輸出端通過RS232串口通訊模塊與所述CPU模塊相連接，用于采集所述動(dòng)力電模塊的實(shí)時(shí)電流值，并將該實(shí)時(shí)電流值輸出至CPU模塊；

所述CPU模塊的輸出端通過DO模塊與所述接觸繼電器模塊相連接，用于判斷所述動(dòng)力電模塊的實(shí)時(shí)電流值是否超出刮板對(duì)應(yīng)位置的預(yù)設(shè)電流值范圍，進(jìn)而控制減速機(jī)電源的通斷；當(dāng)超出該預(yù)設(shè)電流值范圍時(shí)，則說明刮板通道內(nèi)有移動(dòng)的牛群，則CPU模塊給接觸繼電器模塊信號(hào)，斷開刮板電源，刮板停止前進(jìn)或反向運(yùn)行5-30秒。若未超出該預(yù)設(shè)電流值范圍，則控制刮板繼續(xù)前行。

所述功率逆變模塊通過RS232串口通訊模塊與所述CPU模塊相連接，用于控制減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)。

所述CPU模塊的輸出端還通過DO模塊與報(bào)警模塊相連接，當(dāng)刮板在移動(dòng)過程中產(chǎn)生故障時(shí)，執(zhí)行故障報(bào)警。

所述CPU模塊的輸入端通過DI模塊與行程繼電模塊的輸出端相連接，通過觸發(fā)該行程繼電模塊修正刮板的始末位置。由于刮板的長時(shí)間往復(fù)運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行誤差，當(dāng)累計(jì)誤差到達(dá)一定程度時(shí)觸發(fā)行程繼電模塊向所述CPU模塊發(fā)送位置信號(hào)，當(dāng)刮板運(yùn)行至刮板通道始末端時(shí)，由CPU模塊控制刮板復(fù)位，修正刮板的始末位置。

所述CPU模塊還與內(nèi)存模塊相連接，并通過該內(nèi)存模塊與PC機(jī)相連接，用于存儲(chǔ)控制程序并為CPU提供運(yùn)行內(nèi)存。

所述CPU模塊還通過RS232串口通訊模塊與人機(jī)界面模塊相連接，用于設(shè)置參數(shù)并顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

本實(shí)用新型適用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)的所有畜舍內(nèi)，下面對(duì)本實(shí)用新型的工作原理進(jìn)行說明，如圖2所示：

1、PLC判斷是否有牛在刮道內(nèi)行走及其工作原理

在刮板行進(jìn)過程中，電路平穩(wěn)，如果遇到較大阻力，電流瞬時(shí)增加，電子式電流繼電器讀取到的動(dòng)力電路的電流值增加，把當(dāng)前電流信號(hào)給PLC(對(duì)應(yīng)圖1中的CPU模塊)，霍爾傳感器讀取刮板的位置信息輸出至PLC，PLC根據(jù)刮板當(dāng)前位置信息判斷電流是否在預(yù)設(shè)電流值范圍之內(nèi)，如果超出該范圍，則說明刮板通道內(nèi)有移動(dòng)的牛群，則PLC給交流接觸器(對(duì)應(yīng)圖1中的接觸繼電模塊)信號(hào)，斷開減速機(jī)電源，刮板停止前進(jìn)或反向運(yùn)行30秒后，PLC重新判斷當(dāng)前電流是否在預(yù)設(shè)電流值范圍之內(nèi)，如果在預(yù)設(shè)電流值范圍之內(nèi)，PLC給變頻器信號(hào)，變頻器再給交流接觸器信號(hào)，交流接觸器接通電路，刮板繼續(xù)前進(jìn)，電流繼電器繼續(xù)判斷電流大小，重復(fù)上述判斷程序。如果識(shí)別到牛群，則再次停止，依次反復(fù)。而且，可以通過觸摸屏(對(duì)應(yīng)圖1中的人機(jī)界面模塊)設(shè)置控制參數(shù)。

2、PLC判斷刮板是否移動(dòng)至刮道始末端及其工作原理

PLC根據(jù)電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)判斷刮板是否移動(dòng)至刮道末端(霍爾傳感器感知的減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，進(jìn)而通過計(jì)算減速電機(jī)鏈輪周長，判斷刮板在刮板通道內(nèi)的位置信息以及刮板是否已移動(dòng)至刮道末端)，當(dāng)刮板移動(dòng)到刮道末端時(shí)，PLC向變頻器輸出控制信號(hào)，變頻器通過交流接觸器向減速電機(jī)輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)，減速電機(jī)反轉(zhuǎn)，將刮板拉回。返回時(shí)再根據(jù)減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)判斷刮板是否移動(dòng)至刮道始端(霍爾傳感器感知的減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù))，當(dāng)刮板移動(dòng)到刮道始端后，通過行程開關(guān)模塊修正刮板始末位置再前進(jìn)，對(duì)刮道內(nèi)的糞便進(jìn)行清理。

需要說明的是：本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處是將動(dòng)力電路與邏輯控制電路結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安全清糞功能，是通過硬件電路的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能，上述工作原理的說明是便于理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容。PLC內(nèi)的處理軟件是采用常規(guī)處理方式實(shí)現(xiàn)的，并不是本實(shí)用新型的創(chuàng)新內(nèi)容。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。