Система автоматизированного управления микроклиматом теплиц

Система автоматизированного управления
микроклиматом блока теплиц

Назначение

Система автоматизированного управления микроклиматом теплиц (САУ МКТ) предназначена для поддержания заданных графиков температуры воздуха, температуры грунта, концентрации двуокиси углерода (СО₂) и влажности воздуха в теплице. Поддержание заданных параметров обеспечивается путем автоматического управления мощностью системы обогрева, положением форточек, пуском/остановом вентиляторов и газогенераторов.

САУ МКТ выполняет следующие информационные функции:

ввод данных с метеостанции;

сбор, обработка и представление информации на экранах персонального компьютера и местных пультов;

создание архивов данных об истории технологического процесса и представление их в удобных для анализа формах (текст, графики, гистограммы и т.д.).

Применение САУ МКТ обеспечивает:

повышение производительности теплицы за счет жесткого автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата;

снижение энергопотребления;

повышение уровня надежности и эффективности работы оборудования;

обеспечение персонала достоверной и своевременной технологической информацией.

Описание объекта автоматизации

В настоящее время системы САУ МКТ внедрены в ФГУП Совхоз "Тепличный" (г.Иваново) и ГУСХП "Высоковский" (г.Кострома), ОАО "Галантус" (г.Калуга) ведутся работы по внедрению еще в трех тепличных хозяйствах России.
В данном разделе приводится один из вариантов структуры объекта автоматизации, используемый в ФГУП Совхоз "Тепличный" (г.Иваново).

Предлагаемая САУ МКТ может быть гибко адаптирована в соответствии с требованиями заказчика под особенности конкретного объекта, имеющего существенные отличия от представленного ниже.

В настоящее время САУ МКТ работает на 12 Га (два блока площадью по 6 Га). На первых 6 Га система выполняет все управляющие и информационные функции. На втором блоке 6 Га выполняются информационные функции с планируемым расширением до автоуправления.
Блок состоит из пяти одинаковых теплиц площадью 1 Га , каждая из которых разделена на два отделения площадью по 0.5 Га, а также рассадочной теплицы на 1 Га, разделенной на 0.14; 0.36 и 0.5 Га.
Теплица площадью 1 Га, имеет три общих контура отопления, и дополнительно каждая из половин (отделений) теплицы имеет свой контур отопления (таким образом, имеется 5 закрытых контуров отопления). Каждое отделение рассадной теплицы имеет четыре контура отопления. В каждый из контуров отопления включен регулирующий клапан, насос и датчик температуры теплоносителя. Кроме того, общее регулирование подачи теплоносителя для блока теплиц площадью 6 Га осуществляется смесительным клапаном пункта водоподготовки. Здесь же расположены датчики температуры и давления прямой и обратной воды.

Рис. Структура САУ МКТ (показан один блок теплиц)

В каждом тепличном и рассадочном отделении установлены по два двигателя-редуктора для управления форточками и шесть вентиляторов для обеспечения циркуляции воздуха. СО₂ подается газогенераторами во всю теплицу, площадью 1 Га.
В каждой из половин теплицы измеряется температура грунта и температура воздуха. Влажность определяется расчетным способом на основании разности показаний сухого и влажного термометра. Концентрация двуокиси углерода измеряется газоанализатором ГИАМ – 15 с нормированным токовым выходом 0-5 мА. Каждый из форточных редукторов имеет датчик положения с нормированным токовым выходом 0-5 мА.

Структура САУ МКТ

САУ МКТ имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень (пост оператора) представлен персональным компьютером, а нижний - подсистемами управления теплицами площадью по 1 Га (шесть подсистем на блок 6 Га).
Каждая из подсистем имеет местный пульт управления со знако-цифровым индикатором (2 строки по 20 знаков), обеспечивающий контроль измеряемых параметров и настройку контуров регулирования.
Одна из подсистем (№5), кроме своей основной функции (управление микроклиматом отдельной теплицы площадью 1 Га) выполняет функции управления смесительным клапаном пункта водоочистки общего для всего блока теплиц. Подсистема №6 управляет рассадочной теплицей.
Нижний уровень САУ МКТ работает автономно, осуществляя управление микроклиматом и формируя суточные архивы измеряемых параметров. Связь между подсистемами осуществляется с помощью информационной шины BITNET (интерфейс RS485, витая пара).
Метеоадаптер считывает данные из метеостанции типа «GRO WEATHER» в подсистемы нижнего уровня. Кроме этого метеоадаптер пересылает данные между подсистемами нижнего уровня. При подключении к информационной шине персонального компьютера функции управления процессом передачи данных передаются компьютеру.
В составе технологического оборудования системы отопления используются сетевые насосы и смесительные клапаны, разработанные специалистами ФГУП «Тепличный». Опыт эксплуатации системы подтвердил высокую эффективность их работы, достигнуто равномерное, энергосберегающее регулирование температуры без перегревов. Организовано производство этого оборудования и его поставка в комплекте системы.

Насос сетевой для теплоснабжения теплиц

Насос центробежного типа предназначен для создания циркуляции теплоносителя в системах отопления тепличных хозяйств.

Производительность, м³/час
Напор, м. вод. ст.
Напряжение, В
Мощность двигателя, кВт
Диаметр, мм
Температура среды, град.С
Давление на всосе, кг/см²

Dу 100
40
5
380
1,1
100
до 120
до 2

Dу 50
12-14
5
380
0,37
50
до 120
до 2

В насосе используется графитовое сальниковое уплотнение, что не требует ухода во время эксплуатации. Монтаж насоса производится непосредственно в трубопровод, без фундамента или опор.

Клапан четырехходовой смесительный с электроприводом

Служит для поддержания микроклимата в теплице или заданной температуры в определенном контуре.

Пропускная способность, м³/час
Dу 125
80-100 Dу 100
40-50 Dу 80
16-18 Dу 50
12-14

В качестве уплотнения используется резиновое кольцо, не требующее ухода во время эксплуатации. Электропривод для всех размеров клапанов применяется одинаковый.

Пост оператора

Пост оператора включает персональный компьютер PENTIUM II/300 МГц/32 Мб/10Гб/ /монитор 17" с принтером А4.
Компьютер функционирует под управлением OS WINDOWS 95/98/NT. Прикладное программное обеспечение реализовано на базе SCADA программы СТАЛКЕР-МК и ориентировано на круглосуточное функционирование в режиме реального времени.

Основные функции персонального компьютера:

управление каналом информационной сети;

ввод информации о состоянии технологического процесса от подсистем нижнего уровня;

создание архивов данных об истории технологического процесса за весь период производства сельскохозяйственной культуры;

представление данных в удобных для анализа текстовых и графических формах (сменные, суточные, месячные и т.д. графики);

аварийная и предупредительная сигнализация в случае выхода за допустимые пределы параметров технологического процесса;

ввод уставок температуры, влажности, концентрации СО₂ с клавиатуры и передача их в подсистемы нижнего уровня;

передача данных, полученных от метеостанции на подсистемы нижнего уровня;

контроль технического состояния подсистем нижнего уровня.

Подсистема управления микроклиматом теплицы
площадью 1 Га

Каждая подсистема обеспечивает автоматическое управление микроклиматом теплицы площадью 1 Га, имеющей три общих контура отопления и, дополнительно, по одному контуру на каждую половину теплицы. По требованию заказчика функции и состав управляемых силовых элементов могут быть изменены в соответствии с требованиями конкретного объекта управления.
Каждая подсистема состоит из трех навесных шкафов (600 х 600 х 250) мм влагозащитного исполнения.

Шкаф управляющего контроллера. На дверце шкафа расположен пульт оператора, обеспечивающий знако-цифровую индикацию всех измеряемых параметров и настройку регуляторов и (если необходимо) органы ручного управления смесительным клапаном пункта водоподготовки. Внутри шкафа размещен микропроцессорный контроллер, выполняющий функции автоматического управления микроклиматом теплицы, а также вывод данных на пульт оператора и на персональный компьютер.
Управление смесительным клапаном осуществляется только одним из пяти контроллеров, поскольку пункт водоподготовки общий для блока из пяти теплиц.

Шкаф силовой автоматики управления форточными редукторами, вентиляторами и газогенераторами. На дверце шкафа расположены органы ручного управления вышеперечисленными устройствами, внутри – силовая автоматика, управляемая от управляющего контроллера, либо, в ручном режиме, от органов ручного управления.

Шкаф силовой автоматики управления теплом. На дверце шкафа расположены органы ручного управления клапанами и насосами, внутри – силовая автоматика, управляемая от управляющего контроллера, либо в ручном режиме от органов ручного управления.

Условия поставки

НПО "Системотехника" предлагает следующие услуги по внедрению САУ МКТ.

Обследование объекта. Подготовка технического задания.
Возможна поставка САУ МКТ в два этапа:
Первый этап - информационная система, основные функции которой ввод и представление параметров.
Второй этап - управляющая система.

Проектные работы;

Поставка технических и программных средств системы;

Шефмонтаж;

Пуско-наладочные работы.

Примечания:

По согласованию с заказчиком в комплект поставки могут быть включены силовые элементы кабельная продукция, датчики, арматура.

По согласованию с заказчиком НПО "Системотехника" может взять на себя выполнение монтажных работ с привлечением рекомендованных заказчиком местных монтажных организаций.

Консультации по внедрению САУ МКТ можно получить в департаменте АСУ ТП НПО "Системотехника" по тел:
(0932) 30-69-20 - Карандашев Андрей Платонович, зам. директора по маркетингу
30-65-52 - Сидоров Владимир Аркадьевич, нач. сектора тех. средств КБ.

Автор статьи: к.т.н. А.П.Карандашев (4932)306920

Возврат на главную страницу