工厂化水产养殖中的自动控制技术讲述

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1、工厂化水产养殖中的自动控制技术工厂化水产养殖是集机、电、化、仪、生物工程和水处理技术为一体，建立起一个水体循环的封闭养殖工厂，在人工控制条件下进行高密度、工业化养殖生产。其生产过程通过一系列生物、物理和化学手段，对养殖水体和生态条件进行处理、监测和控制，创造出最适宜养殖生物生长的水体环境，达到最快的生产速度，从而使单位体积水体产量获得极大的提高。该养殖方式特点是养殖密度高，有利于节约用地；养殖水体循环使用，降低了水资源的损耗，减少了污染；因此，工厂化水产养殖符合“资源节约、环境友好型”的可持续发展战略，具有广阔的发展前景。自动控制技术是工厂化水产养殖技术的重要方面。应用自动

2、控制技术，可以对养殖水体和微生态环境的一些重要参数进行最佳调节和控制，最大限度的发挥工厂化养殖的效能，达到精准控制养殖生产过程的目的。养殖过程的影响因子很多，并且有些参数相互影响，变量较多，多因子全过程控制比较困难，影响较大的主要参数包括溶解O、pH值、温度、浊度、氨氮、盐度、碱度、传导率等。自动控制技术主要是研究这些参数的调节与控制方法，为工厂化养殖的自动化和精准化提供技术支持。自动控制技术在水产养殖领域的应用，极大地促进了水产养殖行业的工业化发展。建立设备配套性能完好、技术先进、自动化程度高、系统连续稳定运行的自动控制系统,能够确保养殖系统控制的准确性、安全性和适应性，

3、为养殖生产提供可靠的水质和生态条件。1.工厂化水产养殖自动控制系统组成1.1自动控制系统的结构工厂化水产养殖生产过程的影响因子很多，各种参数相互之间的影响比较大，控制规律和系统组成复杂。把多种复杂的多因子控制系统，分解为单因子的调节与控制，就变成了简化的控制系统，如图1所示。上位机可编程逻辑控制器PLC传感器模数转换模块（A/D）执行元件图1单因子自动控制系统组成Fig.1Automaticcontrolsystemforonefactor单因子控制系统主要由上位机、可编程逻辑控制器PLC、模数转换模块（A/D）、传感器和执行原件组成。其中传感器把控制参数的现场变化转换成电

4、信号，上传到模数转换模块，模数转换模块把电信号进行模数转换，并输入到可编程逻辑控制器PLC上，PLC根据传感器测得数据，由控制逻辑方法计算出需要控制的参量，控制执行元件的动作，达到参数控制的目的。上位机一般指台式计算机，PLC将传感器的数据以及一些控制参数送至上位机中，由上位机中运行的监控工程显示出来，同时对参数进行历史记录，制作报表、曲线，便于观察和查询。此外，监控工程还根据需要修改控制参数，将修改好的参数送至下位机。自动控制系统的核心部分是可编程控制器(PLC)，因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。PLC具有输入参数和输出参量多、单一PLC可有多大十几

5、个甚至几十个输入、输出数值量，可把解O、pH值、温度、浊度、氨氮、盐度、碱度、传导率等多个传感器同时探测的数值传入单一PLC，实现多参数同时控制，简化了控制结构、减少过程变量。工厂化水产养殖的设备及检测仪表相对集中,参数控制相对独立，PLC特别适用于这样的系统特性,能够完成养殖生产过程中的工业控制与状态监测。所以,工厂化水产养殖循环水系统的自动控制结构一般都采用以计算机和PLC为基础的二级监控集散模式。1.1自动控制系统的类型应用于水产养殖的自动控制系统主要包括中心控制类和现场控制类。中心监控类主要实现集中监测的运行管理功能,中控室计算机所具有的友好人机界面(控制系统的显示

6、监视系统)通过对PLC的管理，实现对全养殖场整个生产过程中所有设备的监测和控制。界面具有开放性、灵活性、高可靠性和易于操作性:模块和接口界面设计都采用国际标准,应用软件由标准和专用的软件模块和功能模块组成。现场监控是指各养殖车间设有多个PLC控制子站,根据每个车间养殖品种的不同要求，设定自身的优化程序,实现本车间内的设备调节和优化控制功能。中心控制室PLC可通过现场PLC站直接控制车间有关设备。如果中心控制室PLC发生故障,不会影响养殖场场内车间PLC站的控制功能,如果PLC网络中某个PLC站发生故障,值班操作员可通过就地控制开关对设备进行控制。1.1工厂化水产养殖自动控制

7、系统设计的基本原则在设计工厂化水产养殖自动控制系统过程中，要认真考虑控制参数的可控性和实现控制的可能性，有些受多因子影响的参数，就要从控制方法的角度考虑控制技术的创新性。自动控制设计的基本思想是:准确性与经济性相结合；生产过程控制功能和危险分散在PLC控制子站，控制安全的监督和管理集中到控制中心。1.1.1自动控制的准确性原则自动控制系统要完成准确控制的功能，要确定控制的方法和控制的精度范围。首先根据特性曲线、数学模型、有关规定、测定值等对各处理单元的工艺控制过程和参数进行系统分析和准确表达；其次是根据主要干扰的频