Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах (49872)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет Украины

«Киевский Политехнический Институт»

Кафедра автоматики и управления в технических системах










Курсовой проект

Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах

По дисциплине «Проектирование компьютеризированных систем управления»


Введение


С каждым годом в тепличных предприятиях все большее внимание уделяется качественному поддержанию микроклимата. Правильно выбранная технология поддержания микроклимата - одна из важнейших составляющих, позволяющих повысить урожайность. А эффективное использование энергоресурсов - дополнительная возможность существенно уменьшить себестоимость производимой продукции. Современная автоматизированная система управления микроклиматом должна поддерживать не только заданный режим, но и максимально эффективно использовать возможности исполнительных систем.

В настоящее время ведется активная модернизация теплиц, связанная с повышением количества исполнительных систем: разделение контуров, модернизация форточной вентиляции, установка систем зашторивания, установка вентиляторов. И чем больше исполнительных систем имеет теплица, тем важнее для нее выбор критерия, определяющего стратегию поддержания микроклимата. Например, одним из наиболее популярных критериев управления является экономия теплоресурсов. В данном случае целесообразнее активно использовать нижние контура обогрева, т.к. они меньше всего отдают тепла внешней среде. Другой подход к выбору критерия предполагает поддержание температуры у точки роста выше, чем у корней растения и тем самым подразумевает активное использование верхних контуров обогрева. Еще один критерий управления основывается на том, что нижний контур должен поддерживать в корневой зоне постоянную температуру, так называемый оптимум, и лишь при исчерпанных ресурсах других исполнительных систем отклоняться от него.

Опыт внедрения автоматизированных систем управления показывает, что на этапе проектирования системы достаточно сложно выбрать единый критерий управления. Поэтому в системе управления должна существовать возможность оперативно задать критерий во время эксплуатации, причем методы его задания должны в наглядной форме отражать агрономические, экономические и технические требования, предъявляемые к системе. Таким образом, современная система управления должна позволять задать не только один из вышеперечисленных критериев управления или их комбинацию, но и любой другой возникающий в процессе производства, предоставляя агроному-технологу широкие возможности в выборе метода поддержания температурно-влажностного режима в теплице.

Одной из основных характеристик системы управления является ее надежность. Поэтому в качестве аппаратно-технической базы системы был выбран контроллер, который содержит современные средства защиты от сбоев: копию основных параметров работы системы в энергонезависимой памяти, средство защиты от зависаний и т.д. Помимо контроллера автоматизированная система управления микроклиматом включает в себя набор датчиков для измерения параметров внутри теплицы. Для передачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы система включает в себя блок релейной коммутации с возможностью ручного управления.

Важным элементом системы управления является диагностика неисправностей и возможностей системы управления. Иногда в процессе эксплуатации случаются непредвиденные ситуации, связанные с нестабильностью температуры подаваемой воды, повышенным износом и люфтом исполнительного механизма или связанные с другого рода ограничениями, накладываемыми на исполнительные системы. Заложенные в систему методы диагностики должны выявлять нестандартные ситуации и своевременно перестраивать алгоритмы управления, поддерживая при этом параметры микроклимата с минимально возможным отклонением. При невозможности разрешения ситуации без участия человека, система выдает соответствующее аварийное сообщение.


1. Техническое задание


1.1 Общие сведения


Настоящее техническое задание разработано согласно ГОСТ 34.602-89 "Информационная технология. Техническое задание на создание автоматизированной системы".

Наименование системы

Автоматизированная система управления и контроля климата в тепличных хозяйствах. Условное обозначение – АСУ ККТХ.

Шифр работы

ИА63.061100.005 ТЗ

Организации - участники разработки

Заказчик – НТУУ «КПИ», ФИВТ, кафедра АУТС.

Разработчики АСУ ККТХ: ст. гр. ИА-63, Левичев А., Мельник М.

Основание для разработки

Основаниями для разработки АСУ ККТХ являются:

  • Учебный план специальности «Системы управления и автоматики» (шифр 7.0914.01);

  • Рабочая программа по курсу «ПКСУ»;

  • Задание на курсовое проектирование, выданное руководителем.

Сроки начала и окончания разработки АСУ ККТХ

Начало работ - 01.09.09 г.

Окончание работ - 30.01.10 г.

Примечание:

В случае изменения технологической схемы объекта срок окончания работ подлежит корректировке.


Порядок контроля и приема

Оформленный курсовой проект подписывается исполнителем, проверяется и подписывается руководителем и представляется к защите в установленном порядке.

Изменения и дополнения

Настоящее ТЗ может быть уточнено в процессе разработки и проектирования АСУ ТП путем выпуска дополнений, утвержденных в установленном порядке.


1.2 Назначение АСУ ККТХ


Назначение АСУ ККТХ

АСУ ККТХ предназначена для выполнения комплекса информационных и управляющих функций, обеспечивающих:

  • задание суточного цикла влажности и поддержание необходимого климатического режима (при изменении задания система обеспечивает плавный переход из одного состояния в другое);

  • контроль расхода воды в канале распыления;

  • сбор, обработку и хранение архивных данных;

  • представление технологической информации в удобном для оперативного персонала виде;

  • регистрация событий и ведение журнала тревог (например, при выходе значения влажности за пределы установленного диапазона);

  • обеспечение возможности калибровки измерительных датчиков;

  • повышение производительности теплицы за счёт жесткого автоматического поддержания требуемых параметров;

  • обеспечение возможности постепенной модернизации и усложнения системы за счёт введения новых аппаратных и программных модулей.


Цели создания АСУ ККТХ

Целями создания АСУ ККТХ являются:

  • Внедрение высокоэффективной, современной автоматизированной системы управления, которая обеспечивает поддержание необходимого климатического режима за счет использования оптимальных контуров ПИД-регулирования;

  • Обеспечение плавности перехода из одного состояния в другое при отклонении климатических условий от нормы или при возникновении такой необходимости;

  • Обеспечение достоверности и достаточности информации о технологическом процессе и состоянии технологического оборудования;

  • Сокращение затрат на обслуживание и ремонт;

  • Обеспечение высокой надежности и ремонтопригодности систем управления и защиты;

  • Оперативная отчетность об экономических показателях работы водозаборного узла;

  • Накопление информации о технологическом процессе и о работе технологического оборудования.


1.3 Общая характеристика объекта управления


Краткие сведения об объекте автоматизации

Проект управления и контроля климата в тепличных хозяйствах является типовым. В помещении площадью 80 на 60 метров с хорошей термоизоляцией выращиваются цветы, которые требуют некоторых постоянных климатических условий или плавное их изменение. Температура, влажность и уровень CO измеряются с помощью датчиков и с помощью контура ПИД-регулирования вычисляются и формируются корректирующие управляющие воздействия, которые реализуются с помощью отопительной системы, кондиционера, системы подачи газа CO. В помещении также находится пульт управления оператора и системы сбора информации. При отклонении значений климатических условий от нормы, автоматически принимаются управляющие воздействия. При изменении нормальных условий с помощью пульта оператора принимаются управляющие воздействия, которые возвращают систему в нормальный режим.

В состав водозаборного узла входят следующие основные технологические установки и системы:

  • Кондиционер;

  • Система отопления помещения;

  • Системы мониторинга климатических условий в помещении;

  • Блоки питания для систем мониторинга и контроля;

  • Датчики температуры, влажности, уровня СО;

  • Пульт управления оператора;

  • Фильтр;

  • Насос;

  • Управляющий;

Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизация и характеристиках окружающей среды

В отношении электробезопасности все блоки и отсеки блочного оборудования теплицы, согласно ПУЭ, относятся к взрывобезопасным помещениям с нормальной средой категории Д.

Операторная комната и помещение для микропроцессорных контроллеров также относятся к взрывобезопасным помещениям с нормальной средой категории Д.


1.4 Требования к системе


Требования к структуре системы

Автоматизированная система управления и контроля климата в тепличных хозяйствах должна быть распределенной и выполнена на базе микропроцессорной техники.

По иерархическому принципу АСУ ККТХ должна подразделяться на уровни:

нижний уровень:

  • измерительные преобразователи параметров почвы;

  • измерительные преобразователи параметров воздушной среды;

  • измерительные преобразователи параметров сети водоснабжения;

  • регулирующие и другие исполнительные механизмы;






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.