滨州学院本科毕业设计（论文）
4.2 内存地址分配 ............................................................................................................ 21 4.3 编程环境与注意事项 ................................................................................................ 22 4.3.1 编程环境 ................................................................................................................. 22 4.3.2 注意事项和编程步骤 ............................................................................................. 23 参考文献 ........................................................................................................................... 25 谢 辞 ................................................................................................................................. 26 附 录 ................................................................................................................................. 27
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第一章 绪论
氨气是一种无色 、有毒，而且有强烈刺激性臭味的气体，可感知的最低浓度为5.3ppm。有资料称，当鸡场内氨气浓度达到20ppm并持续6周时，就会引发鸡肺部充血水肿、鸡群食欲下降、产蛋率降低；达到50ppm时，数日后会导致鸡发生喉头水肿、坏死性支气管炎、肺出血、呼吸频率降低、并出现死亡；达到80ppm并持续2个月可以导致蛋鸡产蛋率减少90%，死亡率增加；达到100ppm时死亡率将明显增加[1]。可以说氨气的存在对于鸡的生长具有极大的威胁作用。一般来说，养鸡场的氨气浓度应保持在20ppm以下。 1.1 研究背景
畜禽养殖过程中产生的大量氨气以及其排泄物所产生的氨气，不但容易诱发畜禽的呼吸系统疾病、降低其生产性能、给畜禽生产造成严重的经济损失，而且还影响着人们的正常生产和生活。在美国氨气的产生和排放大约80%来自于畜禽业，欧洲环境署评估指出欧洲超过80%氨气排放是来自于畜禽生产，就全球范围而言来自畜禽生产的氨气排放量大约占50%[2]。
随着现代化水平的提高，人们的生活质量有所提高，其中主要表现为肉类的摄入比例有所增加。目前，畜禽养殖业正在进行着突飞猛进的发展、扩张。但是，由于当前中国的现代化养殖业水平不高和经验不足，近年来畜禽养殖业发展模式粗放、附加值不高，存在着诸如盲目扩建畜禽场、设施结构布置不合理、资源浪费严重、运营管理费用居高不下、管理技术水平低下、养殖产出率低及药物滥用等诸多问题。随着社会的发展和科技的进步，我国畜禽养殖业必然会向着集约化、高效化发展，进而建设成自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型畜禽养殖业，最终向社会供应更加丰富的安全无污染、高品质的健康肉类食品。
氨气浓度检测控制系统是一个集环境检测、反馈循环、自动控制等功能于一体的智能控制系统组成部分之一。此系统综合运用了传感器、上位机、PLC、通信、自动控制等技术。
国外对氨气浓度检测系统的研究已经有了较长的发展历程，可以追溯到上世纪
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50年代。研究早期的目的仅仅是为了降低畜牧养殖场内的氨气浓度，应用范围局限于养殖业，随着计算机科学技术和传感器技术的发展，氨气浓度检测系统的设计研制水平不断拓展到新的领域。进入80年代，氨气浓度检测系统的研究进入黄金时期，在此期间许多发达国家在自动检测控制系统研究领域都取得了举世瞩目的成就。
与国外相比，局限于科学技术水平落后，我国开展氨气浓度检测控制系统的研究较晚，而且大多数研究领域尚处于初级研究阶段。氨气浓度控制系统在国内还能未引起足够的重视，总体发展水平不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期水平，而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不是十分成熟。形成商品化并在仪表控制系统参数的自整定方面，还没开发性能可靠的自整定软件。控制系统参数大多靠以往的经验和现场摸索调试来确定。虽然我国在氨气浓度检测控制系统的技术方面的研究总体落后于发达国家，并且存在一定的技术差距，但是我国在氨气浓度检测控制系统的研究方面也取得了许多重大的成就。近年来随着国家科研投入力度加大，在氨气浓度检测系统方面的发展方面也取得了显著成效。随着科学技术的不断发展，为满足生态文明建设的总体要求，人们对氨气浓度控制系统的要求越来越高，因此，自动化、人性化、一体化的氨气浓度控制系统是国内外必然的发展趋势。 1.2 研究的目的及意义
据测定，鸡对氨气的敏感性极高。当鸡场内氨气浓度达到20mg/L，球虫病等各类常见病、多发病的发病率会骤然提高；当浓度升至50mg/L时，可使鸡的呼吸频率减慢，引起鸡呼吸道黏膜充血、水肿，甚至发生支气管炎、肺炎、肺气肿及中枢神经麻痹等，蛋鸡的产蛋率会因此而减少，雏鸡增重和料物利用率下降[3]。
在发达国家，检测控制系统已广泛运用于养殖业、医疗服务、工厂生产等领域，其中的一些应用有望在今后的几年内实现商业化，并进入各大生产领域。检测控制系统以及在检测控制系统基础上研发出来的产品已成为医疗、工业控制等领域的关键设备。而氨气浓度检测控制系统作为检测控制系统中的一员，在今后的养殖业中将发挥着重要作用。
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第二章 系统整体方案分析
氨气浓度检测控制系统通过运用传感器采集养鸡场内氨气浓度指数，经过模数转换将信号传输给PLC来实现系统的控制。本系统任务主要是对如何检测出养鸡场内氨气浓度并将氨气浓度控制在允许的浓度范围内和在紧急情况下如何处理。 2.1 系统设计任务
氨气浓度控制系统的作用是用来控制养鸡场内氨气浓度，避免养鸡场内氨气浓度过高影响鸡的正常生长，并为其提供良好的生长环境。养鸡场一般以覆盖材料作为主要结构材料，采用室内照明，主要由光照、温度、氨气浓度等因素构成的。氨气浓度控制系统采用PLC控制的电动机正反转以及排气扇的运行来增大通风面积和通风量，从而达到控制降低养鸡场内氨气浓度的目的。 2.2 系统总体设计
系统总体设计的关键在于选择合适的系统组成构件，以简单的结构、低廉的价格完成设计。 2.2.1 PLC的选择
由于三菱公司最新的FX1s、FX1n、FX2n和FX2nc系列小型PLC产品具有功能强、性价比高、应用广等特点[4] 。从系统设计的整体性、一致性出发，考虑到经济性、功能性等各方面的原因，我们选择三菱公司的产品，以最优的性能/价格比进行系统的配置。
FX系列PLC体积极小，其中FX1s、FX1n和FX2n系列PLC的高度为90mm，深度为75mm（FX1s和FX1n系列）和87mm（FX2n和FX2nc系列），FX1s-14M(14个I/O的基本单元）的底部尺寸仅为90mm*60mm，相当于一张卡片大小，很适合于在机电一体化产品中使用。FX系列的体积虽小，却具有很强的功能[12]。它内置高速计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令。使用脉冲序列输出功能，可以直接控制步进电动机。脉冲宽度调制功能可以用于温度控制或照明灯的调光控制。它可以设置8位数字密
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码，以防止用户程序被误改写或盗用。FX系列的基本单元和扩展单元一版采用插接式的接线端子排，更换单元方便快捷。FX1s和FX1n系列PLC使用EEPROM，不需要定期更换锂电池，成为几乎不需要维护的电子控制装置，FX2n系列使用带电池后备的RAM。
2.2.2 氨气浓度检测传感器的选择
电化学氨气传感器ME3-NH3根据电化学的原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。其具有低功耗、高精度、高灵敏度、线性范围宽、抗干扰能力强、优异的重复性和稳定性，广泛应用于工业、矿下及环保中的NH3检测。表2-1为电化学氨气传感器ME3-NH3的技术指标。
表2-1 电化学氨气传感器ME3-NH3技术指标 产品型号 产品类型 产品封装 检测范围 最大测量限 预期寿命 灵敏度 分辨率 使用温度范围 使用压力范围 响应时间（T90） 湿度范围 零点漂移（﹣20℃～+40℃）
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ME3-NH3 电化学气敏元件 塑料封装 0—50ppm 200ppm >12月 0.10±0.03uA/ppm 0.5ppm ﹣20℃～+50℃ 标准大气压±10﹪ ≤150S 15﹪—90﹪RH无凝结 -3～10ppm