Курсовая работа: Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах
Курсовая работа: Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах
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".
Автоматизированная
система управления и контроля климата в тепличных хозяйствах. Условное
обозначение – АСУ ККТХ.
Шифр работы
ИА63.061100.005 ТЗ
Заказчик – НТУУ «КПИ»,
ФИВТ, кафедра АУТС.
Разработчики АСУ ККТХ:
ст. гр. ИА-63, Левичев А., Мельник М.
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.
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.
Настоящее ТЗ может быть
уточнено в процессе разработки и проектирования АСУ ТП путем выпуска
дополнений, утвержденных в установленном порядке.
1.2 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.
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.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 |