ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

10-012-06

Наименование проекта

Система автоматизированного управления

Назначение

Для поддержания заданных графиков температуры воздуха, температуры грунта, концентрации двуокиси углерода (СО2) и влажности воздуха в теплице

Рекомендуемая область применения

Сельское хозяйство

Описание

Результат выполнения конструкторской разработки

 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.).

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

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.

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.

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.

Преимущества перед известными аналогами

Значительное повышение производительности теплицы за счет жесткого автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата по сравнению с существующими аналогами.

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

Технико-экономический эффект

Годовой экономический эффект –30 тыс.руб. Повышение уровня рентабельности на 25 %.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

01.11.2006