АВТОМАТИЗАЦІЯ МІКРОКЛІМАТУ В ТЕПЛИЦЯХ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМНИХ КОНТРОЛЕРІВ

Програмні контролери та регулятори, в даний час, широко використовуються для підтримання мікроклімату. Їх можна програмувати не тільки по температурі, а у часі на весь період вирощування рослин в теплицях. За допомогою інтерфейсу підключати до ПК та регіструвати, контролювати показники та коректувати технологічні параметри вирощування рослин.

Регулятор температури і вологості, програмований за часом, МПР51-Щ4 призначений для управління багатоступінчатими температурно - вологісними режимами технологічних процесів (рис 5.12). Застосувується МПР51 як вимірник-регулятор температури і вологості, вимірник-регулятор температури і різниці температур, двохканальний вимірник-регулятор температури з додатковим каналом сигналізації.

Рисунок 5.12. Приклад використання регулятора температури і вологості, програмований за часом, МПР51-Щ4

Регулятор температури і вологості виконує слідуючі автоматичні функції:

вимірювання трьох параметрів: температури «сухого» термометра, Тсух; температури «вологого» термометра, Твл.; температури повітря, Тпов;

обчислення двох додаткових параметрів: різниці температур ; вологості ψ психрометричним методом (за свідченнями «сухого» і «вологого» термометрів);

два ПІД-регулятори для підтримки будь-яких двох з п'яти вище перелічених величин з високою точністю;

чотири вихідних реле для підключення ТЕНів, охолоджувальних систем, засувок і інших виконавчих пристроїв

регулювання за заданою користувачем програмою;

додаткове реле і 8 транзисторних ключів: для сигналізації про аварію і про закінчення виконання програми; для управління додатковим обладнанням;

автонастройка ПІД-регуляторів;

рівні захисту настройок приладу для різних груп фахівців (налагоджувачів, технологів і т. д.);

Рисунок 5.13. Функціональна схема приладу МПР51-Щ4

реєстрація контрольованих параметрів на ПК через адаптер мережі ОВЕН АС2 по інтерфейсу RS-232;

вбудований інтерфейс RS-485 по заказу;

конфігурація на ПК за допомогою програми-конфігуратора (для підключення до ПК використовується спеціальний кабель).

Регулятор МПР51-Щ4 має три входи для вимірювання температур: датчики температури Тсух, Твол. і Тпов і підключають до входів 1...3. Прилад має дві модифікації входів: для підключення датчиків ТСМ/ТСП опором 50 Ом; та для підключення датчиків ТСМ/ТСП опором 100 Ом, а також R100. також використовуються резистивних датчики положення засувки, які підключаються до входів 4 і 5 (рис. 5.13)

Рисунок 5.14. Схема підключень вимірювальних датчиків і датчиків положення заслінки.

За допомогою 2 ПІД-регуляторів МПР51-Щ4 забезпечують точну підтримку будь-яких двох з п'яти виміряних і обчислених параметрів: Тсух, Твол, Тпов, ψ і ΔТ.(рис. 5.14).

Для регулювання в МПР51-Щ4 використовуються 4 двохпозиційних нормально розімкнених реле із струмом контактів на 4 А при 220 В, які попарно закріплені за ПІД-регуляторами. ПІД-регулятори можуть управляти різними виконавчими механізмами: двохпозиційним (ТЕНом, охолоджувачем) з використанням одного реле; трьохпозиційним (засувкою) з використанням двох реле (рис. 5.15).

Для управління додатковим обладнанням або для сигналізації про хід технологічного циклу можна використовувати п'яте реле «Аварія» або 8 транзисторних ключів з відкритим колектором.

Рисунок 5.15. Схема підключення транзисторних ключів і вихідних пристроїв.

Будь-яке незадіяне реле може використовуватися одним з компараторів для сигналізації про вихід контрольованої величини за задані межі або для двохпозиційного регулювання.

Зміна параметрів регулювання здійснюється за заданою користувачем програмою, що складається з послідовних кроків. На кожному кроці програми можуть бути задані:

вхідна величина (з п'яти можливих) для кожного ПІД-регулятора;

t вставки підтримуваних температур і вологості;

умови переходу до наступного кроку — за часом і (або) після досягнення заданого значення температури (вологості);

швидкість виходу на вставку;

режими проходження імпульсів для транзисторних ключів.

Програми запам'ятовуються в незалежній пам'яті приладу, а потім використовуються по вибору користувача. Кількість програм, що зберігаються в пам'яті приладу, залежить від числа кроків в кожній. Кількість кроків в програмі задається користувачем. Всього прилад може зберігати від 60 програм по 7 кроків кожна до 5 програм по 99 кроків кожна.

Прилад видає сигнал «Аварія» замиканням контактів п'ятого реле приладу і свіченням світлодіода «Аварія»:

при виході будь-якого з регульованих параметрів за задані межі;

при обриві або короткому замиканні датчика;

при діагностиці неможливості продовження роботи;

після закінчення виконання програми.

У разі тимчасового відключення живлення під час виконання програми подальші дії приладу визначаються по заданому користувачем алгоритму.

Значення параметрів задаються за допомогою кнопок на лицьовій панелі приладу. Для кожної групи фахівців (налагоджувачів, технологів і т. д.) є своя група параметрів, доступ до якої можливий тільки через пароль.

Існує можливість завдання і зміни параметрів МПР51-Щ4 за допомогою програми-конфігуратора на ПК. Для цього прилад необхідно підключити до ПК за допомогою спеціального кабелю.

У приладі передбачена можливість реєстрації ходу технологічного процесу на ПК. Для реєстрації можна використовувати SCADA-систему Owen Process Manager або яку-небудь іншу програму.

Залежно від модифікації, підключення приладу до ПК здійснюється по інтерфейсу RS-232 через адаптер мережі ОВЕН АС2 або по інтерфейсу RS-485 через адаптер АСЗ-м або АС4.

Восьмиканальний універсальний ПІД-регулятор ТРМ148 призначений для побудови автоматизованих систем клімат-контроля і має 8 універсальних входів для підключення широкого спектру датчиків та 8 вбудованих вихідних елементів різних типів у вибраній користувачем комбінації для управління виконавчими механізмами (рис 5.16):

Рисунок 5.16. Функціональна схема приладу ТРМ148.

2-х позиційними (ТЕНи, двигуни, пристрої сигналізації);

3-х позиційними (засувки, крани).

Регулятор виконує обчислення додаткових функцій від виміряних величин (квадратного коріння, різниці, середнього арифметичного, відносної вологості психрометричним методом, мінімуму, максимуму і ін.). Здійснює, відповідно до завдання, корекцію графіка вставок по вимірюваннях з іншого входу або за часом.

Регулятор здійснює автонастройку ПІД-регуляторів. Має режим ручного управління вихідною потужністю, та можливість підключення ПК через вбудований інтерфейс RS-485 .

Рисунок 5.17. Приклад використання восьмиканального універсального ПІД-регулятора ТРМ148 для підтримання мікроклімату в теплиці.

Розміщення датчиків Д1-Д8 в теплиці та виконавчих механізмів ВМ1-ВМ8 показано на рисунку 5.17. Датчик температури Д1 ґрунту на рівні коріння рослин керує роботою обігрівача ґрунту ВМ1, датчик температури повітря Д2 здійснює керування ТЕНами підігріву повітря. Вентилятор для подачі повітря в теплицю автоматично керується в залежності від швидкості переміщення повітря Д4, а витяжним вентиляторм ВМ5 автоматично керує датчик тиску повітря Д5. Датчик тиску О₂ подає сигнал на керування подачею через електроклапан ВМ6 кисню. Датчик вологості Д8 через регулятор здійснює керування електроклапаном подачі води на полив ВМ8, а температура цієї води підтримується ТЕНами ВМ3 за допомогою датчика Д3.