Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО "Юго-Западный Государственный Университет"
Кафедра «Теоретическая механика и мехатроника»
Отчет о практической работе
по дисциплине
«Компьютерное управление мехатронными системами»
на тему:
«Cистема управления автоматическим поливом»
Выполнил: ст. гр. МТ-81 Тишин М.М.
Проверил: асс. Яцун А.С.
Курск 2011
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
Обзор существующих систем полива…………………………………………..4
Обзор разрабатываемой системы……………………………………………...10
Электронные компоненты, используемые в системах автоматического полива……………………………………………………………………………12
Заключение………………………………………………………………………31
Введение
Высокотехнологические устройства постепенно ограничивают ручной труд в различных отраслях современного промышленного и хозяйственного сектора. Повседневная жизнь современного человека заставляет привыкать к использованию автоматики для решения различных задач. Полив участка - задача не менее важная и требующая достойного подхода специалистов к её решению. Как известно, на загородную резиденцию мы приезжаем зачастую для отдыха после длительных и напряженных рабочих будней. Полюбоваться природой и подышать свежим воздухом среди благоустроенной территории - мечта любого современного городского жителя. Поэтому даже кратковременное отсутствие полива в течение жарких дней может неприятно удивить любого человека. Появление жёлтых засушливых участков газона и завядшие цветочные клумбы - это первый признак не высокой солнечной активности, а низкого показателя наличия влаги в почве. В помощь природе и человеку приходит автоматическая система полива.
Целью данной работы является анализ цифровых систем автоматического полива.
1. Обзор существующих систем полива
1.1 Малые полевые машины
Эти системы созданы не только для работы на крупных полях. Для применения на небольших участках земли, размер которых составляет не более 20 га, компания Valmont предлагает большое количество устройств, изготовленных с использованием тех же надежных компонентов, установленных в крупных системах.
Оборудование для малых полей имеет следующие преимущества:
-минимальные затраты энергии;
-точный полив;
-возможность внесения химических удобрений;
-экономия более 50% воды по сравнению с орошением затоплением.
Системы орошения: однопролетные круговые установки с приводом Spinner, однопролетная круговая установка с двигателем внутреннего сгорания.
а) б)
Рис.1. Системы фронтального орошения: а) Двухколесная фронтальная оросительная установка Valley. б)Универсальная дождевальная установка Valley
1.2 Система капельного орошения
Взять, поднять и доставить воду к капельной ленте вам помогут насосы и магистральный водопровод. А кто будет управлять дозировкой воды и удобрений, подаваемых к рассаде?!
Если у вас один гектар орошаемой площади, можно обойтись одним шаровым краном, а как быть, если сотни гектар?! Поставить сто штук - но не кранов, а электромагнитных клапанов для систем полива, которые по сигналу контроллера будут открываться, и подавать воду в капельную ленту. Но даже такое вполне дистанционное управление имеет свои недостатки. Контроллер один, а поле большое, если стянуть кабели от каждого клапана к центральному пульту – общая протяжённость проводов будет измеряться десятками километров.
Для управления cистемами капельного орошения больших территорий компания TORO разработала специальную цифровую шину. Программа контроллера, подавая сигнал об открытии того или иного канала, преобразует его в цифровые посылки, вроде тех, которыми обмениваются компьютеры в локальной сети. Между клапаном и цифровой шиной находится декодирующий приёмник, настроенный на приём строго определённой последовательности цифр – так называемый декодер. Сигнал курсирует по шине до тех пор, пока какой-нибудь из декодеров не пришлёт подтверждение о приёме посылки, что будет означать открытие электромагнитного клапана.
Рис.2. Система капельного орошения
Декодерная система управления капельным поливом
У компании TORO есть два варианта декодерной системы на сто и на двести каналов. Как показывает практика, такой ёмкости вполне достаточно для покрытия площади от 200 до 400 гектар. Имеющиеся в контроллере инструменты оперативного управления поливом довольно гибки и дружественны к пользователю, и чаще всего покрывают все потребности пользователя в контроле над системой. Но бывают ситуации, когда диспетчеру необходима оперативно управляемая система капельного полива непосредственно в поле или удалённый мониторинг с населённого пункта.
Размеры полей всем хорошо известны, расстояния меряются километрами. Для таких случаев есть несколько различных технических решений. Первый вариант для небольших полей – дистанционный пульт на двадцать четыре станции, работающий в диапазоне радиочастот с дальностью до километра. Второй вариант GSM модуль позволяющий давать команды контроллеру по сотовой связи. Третий вариант, совсем глобальный – модуль подключения контроллера к сети интернет.
Следует заметить, любая декодерная система для капельного полива на открытом грунте производства TORO предполагает подключение к компьютеру. В комплекте с системой поставляется программное обеспечение, которое позволяет довольно быстро нарисовать графическое представление орошаемой территории и нанести на неё элементы управления – точки электромагнитных клапанов. После привязки точек на экране к конкретному каналу декодерной системы, можно будет управлять орошением с помощью двойного клика мышки. А если компьютер подключен к Интернету и на борту соответствующий модуль – управлять системой можно с любой точки земного шара.
Возможно, у вас возникнет ощущение, что декодерная система слишком сложная и поэтому дорогая. Как известно, всё познаётся в сравнении. Попробуйте посчитать, сколько вам понадобиться кабеля для подключения ста клапанов размещённых по периметру поля площадью сто гектар к одному, размещённому в центре поля контроллеру. На каждую сторону такого квадратного поля уйдёт десять километров кабеля. Всего понадобится сорок километров кабеля сечением не менее полтора квадрата, плюс тяжёлая гофрированная труба в том же количестве. После осмысления стоимости такого громоздкого хозяйства, декодерная система покажется простым, надёжным и вполне доступным решением для капельного орошения на открытом грунте.
Рис.3. Декодерная система капельного полива для открытого грунта