Министерство образования и науки РФ

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Камская государственная инженерно-экономическая академия»

Факультет «Автоматизации и прогрессивных технологий»

Кафедра «Автоматизация и информационные технологии»

Отчет по практике

Разработка автоматизированной системы управления

параметрами микроклимата теплицы закрытого грунта

ГУП "Агрокомбинат "Майский"(верхний уровень).

Выполнил: студент гр. 1321

Нуруллин М. Р.

Руководитель: к.т.н. доцент

Шафигуллин Л. Н.

Принял: д.т.н. профессор

Симонова Л. А.

г. Набережные Челны

2012 г

Содержание:

Введение

1. Анализ предметной области……………………………………………………7

   1. Анализ систем управления верхнего уровня применяемых для управления параметрами микроклимата……………………………….7

   2. Анализ существующей системы управления на ГУП "Агрокомбинат "Майский"…………………………………………………………….…17

   3. Анализ программных продуктов применяемых на верхнем

уровне СУ……………………………………………………………….19

4. Анализ промышленных сетей……………………………………….....30

2. Цель и задачи дипломного проекта……………………………………………41

3. Разработка верхнего уровня системы управления параметрами теплицы ГУП “Агрокомбинат Майский”

3.1. Требования, предъявляемые к системе

3.2. Сигналы, поступающие с системы управления нижнего уровня.

3.2 Разработка структурно-функциональной модели системы управления верхнего уровня

3.3 Выбор элементов системы управления верхнего уровня

3.4. Выбор сети передачи данных

3.5. Разработка плана участка

3.6. Выбор SCADA-системы

3.7. Разработка алгоритмов работы системы управления верхнего уровня

3.8. Разработка управляющих программ для системы управления

3.9. Разработка экранных форм

4. Расчет экономической эффективности дипломного проекта

5. Разработка мероприятий по БЖД

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 тепло-ресурсов. 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.

Актуальность работы.

Непрерывный автоматический контроль основных параметров микрокли-

мата в теплицах необходим по двум основным причинам. Во-первых, контроль

микроклимата необходим для точного поддержания оптимальных параметров

среды в теплице, обеспечивающих интенсификацию прироста растительной

продукции. Во-вторых, необходимость точного автоматического контроля па-

раметров микроклимата обусловлена высокой энергоемкостью процессов

управления такими параметрами, как влажность и температура воздуха в теп-

лице.

Автоматизация систем управления микроклиматом в защищенном грунте позволяет экономить 15-25% тепла при росте урожайности, улучшения условий труда персонала и повышении общей культуры производства.

Так, например, в Центральном районе РФ при превышении температуры

внутренней воздушной среды теплиц сверх необходимой на 1 градус С, за год в расчете на 1 га площади теплиц, расходуется дополнительно 100 тонн условного

топлива. Примерно такие же размеры перерасхода топлива возникают при вы-

ходе за требуемые границы управления влажностью воздуха в теплицах.

При этом известно, что контроль параметров микроклимата теплиц харак-

теризуется наличием большого числа непрогнозируемых помех, информацион-

ной неопределенностью. Указанная неопределенность обусловлена необходи-

мостью обработки трудно поддающихся формализации данных. В частности,

трудно поддается определению зависимость выходного сигнала системы кон-

троля влажности воздуха в теплице от ее входных сигналов. Указанное обстоя-

тельство осложняет учет температурной поправки при контроле влажности

воздуха в теплице системами, основанными на использовании традиционных

математических моделей.

Напишите, что эффективного управления параметрами микроклимата необходимо использование системы управления, вы же применяете элементы исскуственного интеллекта.

Поэтому оптимальным решением указанной задачи является разработка

автоматических систем контроля параметров микроклимата теплиц, основан-

ных на использовании современного математического аппарата нечеткой логи-

ки. Моделям, созданным на основе нечеткой логики, присущи такие свойства

искусственного интеллекта, как самоадаптация и самообучение. Поэтому не-

четкая логика относится к, так называемым, интеллектуальным технологиям

обработки информации, а системы, основанные на нечеткой логике, являются

интеллектуальными, что обеспечивает высокую эффективность их применения

в условиях информационной неопределенности.

В то же время вопросы исследования и разработки систем автоматического

контроля параметров микроклимата, способных работать в условиях информа-

ционной неопределенности теплиц, изучены слабо. Поэтому разработка интел-

лектуальной системы контроля влажности и температуры воздуха в теплице,

основанной на нечеткой логике, является актуальной темой.

Исходя из изложенного можно выделить основные пункты актуальности:

• Экономия тепла

• Уменьшение себестоимости продукта

• Предупреждение болезней у растений путем анализа температурного режима

• Повышение урожайности с квадратного метра