曹吉花，胡学青，李 彪，郝保明，纵榜峰

(宿州学院，安徽 宿州 234000)

基于西门子LOGO！的水族箱控制系统的设计

曹吉花，胡学青，李 彪，郝保明，纵榜峰

(宿州学院，安徽 宿州 234000)

目的 通过对目前大多数水族箱控制设备进行研究和分析，提出一种能够实现水族箱远程自动化监控的解决方案。方法 利用温度、液位等传感器采集现场信息，应用西门子LOGO！控制器对被控对象进行控制。结果 可以将水族箱中的水温、水位控制在合适的范围内，实现在设定的时间自动投食及自动加氧。结论使用西门子LOGO！控制的水族箱可以较好的控制水温、水位，且价格低廉，满足用户需要。

西门子LOGO！；水族箱；控制系统

随着经济发展和人民生活水平的提高，水族箱走进了千家万户。但是传统的水族箱只能依靠人工换水、补充氧气及喂食。对于工作比较繁忙的年轻人或记忆力下降的老年人，经常疏忽水族箱的管理，造成水质恶化、价值不菲的鱼苗死亡的现象，影响了养鱼爱好者的心情和生活。

基于西门子LOGO！控制的水族箱，能自动控制水族箱中的水温，实现在可调的天数内自动换水，而且可以控制水量，还可以实现自动投食、自动增加水族箱中的含氧量，并且能实现远程控制，解决了养鱼爱好者的后顾之忧。

1 水族箱的功能

设计使用西门子LOGO！对多功能观赏鱼水族箱进行控制，如图1所示。该控制系统选用LOGO！控制器(图2)对温度、液位传感器实现多种控制功能，包括恒温、自动换水、自动喂食、液位控制、补氧以及远程监控。当水族箱水温接近低温设定值时，温度传感器检测到信号并传送给LOGO！控制器，控制器输出信号驱动加热器加热；当水温达到高温预设值时，加热停止。由于鱼类的粪便、食物残渣、水草腐叶会使水质污染，因此有必要定期进行换水，当达到设定时间，LOGO！控制器驱动电磁阀进行自动换水。本系统可以设置喂食时间，进行定时定量喂食；可以实现恒水位控制，使水位始终保持在合适的位置；可以定时为水族箱加氧，增加水的含氧量有助于鱼的生存；节假期外出时，可以通过LOGO!与以太网相连，将水族箱的液位、温度等信息反馈给智能手机，再由智能手机将指令发送给LOGO!进行相应的控制。

图1 水族箱控制系统 图2 LOGO！控制器

2 系统硬件

2.1 LOGO！选择

LOGO！系列是德国西门子公司生产的小型智能逻辑控制器，填补了继电器与PLC之间的技术空间，通过集成的8种基本功能和30多种特殊功能，LOGO!可以代替数以百计的开关设备。LOGO!有很好的抗振性和很强的电磁兼容性，完全符合工业标准，能够应用于各种气候条件[1]。LOGO!模块不仅降低了费用，也节省了多达70%的时间。LOGO！易于安装，而且编程十分简单。因此LOGO!在全世界范围内得以广泛应用。同PLC及其他控制器相比较，LOGO!系列产品具有体积小、价格便宜、编程简单、便于操作等优点。本控制系统有7个开关量输入，5个开关量输出，选用LOGO！24RC主机、LOGO！DM8 24R数字量模块做控制器[2]。

2.2 温度传感器

选用DS18B20温度传感器(图3),采用导热性高的密封胶灌封，保证了温度传感器的高灵敏性和极小的温度延迟[3]。该温度传感器支持“一线总线”接口,测量范围为-55～+125 ℃，在-10～+85 ℃范围内,精度为±0.5 ℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性[4]。

图3 DS18B20温度传感器 图4 液位传感器

2.3 液位传感器

液位传感器(图4)，采用伊莱科ELE-803投入式，投入式液位传感器是一种测量液位的压力传感器，基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号，然后传送给LOGO!。

3 系统工作原理

3.1 水族箱水温的检测与控制

图5 温度控制框图

水温的变化会影响到鱼类的活动、进食，水族箱温度控制系统(图5)，由温度传感器检测到温度信号[5]，经过处理后转换成数字传送到LOGO!控制器，与设定的温度进行比较，当温度低于设定的温度时自动加热装置进行加热，达到设定的温度时，停止加热[6]。

3.2 液位控制

图6 液位控制

通常情况下，水族箱中的水会自动蒸发，为了保证水族箱中水位的相对稳定，设置有上下限水位传感器(图6)，当水位超过上限时，打开出水阀，当水位低于下限时，则打开进水阀。

该水族箱具有定时投料,按照设定时间自动换水，定时补给氧气等功能。西门子LOGO！内部有定时器，可以在控制程序中设定时间，定时时间到，驱动相应的装置进行动作，实现需要的功能。

4 系统软件设计

4.1 I/O地址分配表

LOGO！控制器的I/O地址分配见表1，其中有温度、液位2个模拟量输入，2个开关量输入，输出有进水阀门、排水阀门、饲料阀门、加热装置、氧气泵5个开关量。

表1 I/O地址分配

4.2 控制系统流程(图7)

图7 控制系统流程图

4.3 控制系统部分程序

投食、供氧、报警、进排水LOGO！控制程序(图8)。

图8 投食、供氧控制程序图

进排水控制程序如图9所示。

图9 进排水控制程序图

5 结 论

西门子LOGO!控制器与S7-200PLC比较，体积小、成本低、操作简单。采用的LOGO！24RC主机、LOGO！DM8 24R数字量模块控制器，可以支持8个数字量输入，8个数字量输出，满足系统要求。基于西门子LOGO!控制的水族箱具有温度检测及控制、液位控制、定时喂食、定时供氧、定时水循环等功能，可以满足养鱼爱好者的需要。

[1]李京，徐滕岗，朱建军.基于PLC的纸板自动拆盒机控制系统的设计[J].东华大学学报(自然科学版),2016,42(05):738-744.

[2]李雨珊,佟世文,魏玮,等.基于LOGO!控制器的救生舱内供氧系统设计[J].北京联合大学学报,2015,29(01):81-86.

[3]周波.基于PLC的军械仓库温度闭环控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2015,190(08):121-124.

[4]胡世军,张红香,张代录.PLC应用于温度控制系统的研究[J].锻压技术,2014,39(01):118-120.

[5]郭志伟.基于PLC S7-200温度控制系统设计与实现[J].科技创新,2015(15):23-24.

[6]葛良志,曹成茂,吴正敏.基于PLC的茶叶滚筒杀青机温度控制系统设计[J].安徽农业大学学报,2015,42(04):647-650.

[责任编辑：毛微曦 英文编辑：刘彦哲]

Design of Aquarium’s Control System Based on Siemens LOGO!

CAO Ji-hua,HU Xue-qing,LI Biao,HAO Bao-ming,ZONG Bang-feng

(Suzhou University,Suzhou，Anhui 234000，China)

Objective Through the research and analysis of the present aquarium control equipment,a solution was put forward to realize remote automatic monitoring of aquarium.Methods Using sensors of temperature,liquid level and etc to collect onsite information,and SIEMENS LOGO!controller to control the controlled object.Results The water temperature and water level in the aquarium were controlled in a proper range.Automatic feeding and automatic oxygenation in designed time were realized.Conclusion The aquarium with SIEMENS LOGO!Controller can well control the water temperature and the water level with low price，satisfying customer’s need.

Siemens LOGO!;aquarium;control system

安徽高校自然科学研究项目(KJ2015A200，KJ2013B282)；宿州学院科研平台开放课题(2014YKF13，2014YKF11)；宿州学院产学研项目(2014CXY03)

曹吉花(1977-)，女，安徽固镇人，硕士，宿州学院机械与电子工程学院副教授，研究方向：自动控制技术应用。

TP 23

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2017.07.004

来稿日期：2016-11-03