Автоматизированная система управления сортировочными воротами на ферме

Automated control system for sorting gate on a farm

Grigory Volkov

student of the magistracy, physics and mathematics faculty, Mari State University, Russian Federation, Yoshkar-Ola

Ksenia Nazarova

student of the magistracy, physics and mathematics faculty, Mari State University, Russian Federation, Yoshkar-Ola

Vladimir Izikov

doctor of Technical Sciences, Professor, Volga State Technical University, Russian Federation, Yoshkar-Ola

Аннотация. В работе рассмотрены технологические особенности создания автоматизированной системы сортировочных ворот в рамках единой системы управления. Данная система необходима для сортировки и отбора животных по различным факторам. Также в статье рассмотрена замена дорогостоящим аналогичным устройствам на основе Arduino Mega 2560. Для проекта были выбраны идентификационные ушные бирки марки Zee Tags с антенной DAF206 и считывающее устройство модели ASR454. Подробно изложена структурная схема сортировочных ворот.

Abstract. In work technological features of creation of the automated system of sorting gate within a uniform control system are considered. This system is necessary for sorting and selection of animals on various factors. Also in article replacement to expensive similar devices on the basis of Arduino Mega 2560 is considered. For the project identification eartabs of the Zee Tags brand with the DAF206 antenna and the ASR454 model reader were chosen. Explicitly the block diagram of sorting gate is explained.

Ключевые слова: автоматизированная система управления; сортировочные ворота; микросхема; разделение особей; сортировка животных.

Keywords: automated control system; sorting gate; chip; division of individuals; sorting of animals.

Животноводческие фермы в первую очередь предназначены для содержания большого количества особей. Они должны иметь разнообразную механизацию, которая уменьшает долю ручного труда при содержании скота. Однако в нашей стране автоматизация фермы развивается медленно. Основное препятствие при совершенствовании такого производства является то, что большинство разработок осуществляется иностранными компаниями, что существенно поднимает их цену на нашем рынке. К тому же обслуживание таких устройств влетает фермам в копеечку. При поломке оборудования дела будут обстоять еще хуже: необходимо вызывать мастера, который в лучшем случае будет находиться в крупном городе, а фермы в основном стараются строить в небольших поселках.

Первой проблемой на фермах возникает необходимость в автоматическом перераспределении скота по секциям в зависимости от различных факторов: пропуски доения, наличие нарушений здоровья животных, требований зоотехника или ветеринара в выделении животных для осмотра и др. Технология сборки ворот состоит из сборки каркаса, крепления алюминиевых листов к каркасу, установки петли и соединения с конструкцией и соединения штока пневмоцилиндра к воротам.

Целью данной статьи является исследование и разработка автоматизированной системы сортировочных ворот, себестоимость которых не более 120 000 руб., а именно разработка узла соединения штока пневмоцилиндра к сортировочным воротам Данная цена выбрана из среднего значения на рынке таких систем.

Сортировочные ворота предназначены для:

—   отделения больных животных;

—   своевременного проведения ветеринарных мероприятий (осеменение);

—  уменьшения отрицательного влияния «человеческого фактора» в деятельность предприятия (например, выполнить не своевременное выполнение ветеринарных мероприятий);

Для того, чтобы отслеживать животных были выбраны идентификационные ушные бирки марки Zee Tags, антенна для считывания номеров таких бирок модели DAF206 и считывающее устройство модели ASR454. Благодаря использованию системы автоматической идентификации сортировочные ворота распределяют животных по двум направлениям, объединяя их в группы. Управление сортировочными воротами осуществляется автоматически – согласно заданию по перегруппировке животных, введенному в программу управления фермой. Помимо автоматического управления, в любой момент времени оператор доения или зоотехник с помощью компьютера может изменить маршрут движения для каждого животного индивидуально.

Рисунок 1. Общий вид сортировочных ворот

Сортировочные ворота включают в себя следующие устройства:

1) пневмоцилиндр Bosch Rexroth, серия ОСТ (его максимальный ход поршня составляет 900 мм; диапазон давление находится в пределах от 1,5 до 10 бар; температурный диапазон достигает от – 20С до +75С);

2) компрессор воздушный СОЮЗ ВКС-9316 (его производительность – 206 л/мин; объем рессивера равняется 24 л; давление будет 8 бар);

3) клапан электромагнитный V311 (его рабочее давление колеблется от 0 до 10 бар; время срабатывания составляет 20-500 мс; рабочая температура находится в диапазоне от -20 до +120);

4) микроконтроллер Arduino Мega 2560

Arduino является инструментом проектирования электронных устройств (электронный конструктор). Его можно использовать для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере. Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Среда разработки программ с открытым исходным текстом доступна для бесплатного скачивания. Еще одним плюсом данной платы будет является ее низкая стоимость. Она относительно дешевая по сравнению с другими платформами.