330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 1КонтрольТеплличКомбин
.pdfСИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛИЧНОГО КОМБИНАТА
Валерий Алюков, Владимир Куртов, Николай Куртов
Описана система контроля и регистрации технологических параметров тепличного комбината на основе модулей ADAM 4000 фирмы Advantech.
Выращивание сельскохозяйственной |
|
ние на российском рын |
|||||
продукции в тепличных условиях пред |
|
ке технических и про |
|||||
ставляет собой достаточно сложную |
|
граммных средств веду |
|||||
технологическую проблему. На величи |
|
щих мировых фирм в об |
|||||
ну будущего урожая влияет множество |
|
ласти |
автоматизации |
||||
факторов, и не последнюю роль при |
|
позволило создать в ко |
|||||
этом играет точность поддержания |
|
роткие сроки и с мини |
|||||
температурного режима в зависимости |
|
мальными |
затратами |
||||
от внешних погодных условий, вида вы |
|
простую в эксплуатации, |
|||||
ращиваемой культуры и степени ее зре |
|
надежную и обладающую |
|||||
лости. |
|
хорошими метрологиче |
|||||
Температурный режим, в свою оче |
|
скими характеристиками |
|||||
редь, зависит от температуры и давле |
|
систему. Ее основой явля |
|||||
ния теплоносителей, исправности ис |
|
ется |
технологическая |
||||
полнительных механизмов и трубопро |
|
сеть на основе интер |
|||||
водов, целостности материала теплиц, |
|
фейса RS 485 c подклю |
|||||
квалификации и дисциплины обслужи |
|
ченным к ней IBM PC сов |
|||||
вающего персонала. |
|
местимым компьютером, |
|||||
Для минимизации влияния перечис |
|
измерительными |
моду |
||||
ленных условий на тепличном комби |
|
лями серии ADAM 4000 |
|||||
нате «РОСА» (г. Сосновый Бор Ленин |
|
фирмы Advantech и рас |
|||||
градской обл.) была разработана и вве |
|
ходомером теплосчет |
|||||
дена в эксплуатацию автоматизирован |
|
чиком МТ 2000. Струк |
|||||
ная система контроля технологических |
|
турная |
схема |
системы |
|||
параметров «РОСА Т». Работы по авто |
|
приведена на рис. 1. Пер |
|||||
матизации производства в сельском хо |
|
сональная ЭВМ через по |
|||||
зяйстве, проводимые в 80 х годах в |
|
следовательный |
порт |
||||
СССР, не оставили заметного следа по |
|
COM1 подключена к оп |
|||||
причинам, уже упоминавшимся на стра |
|
тоизолированному пре |
|||||
ницах журнала «СТА». Однако появле |
|
образователю интерфей |
|||||
|
|||||||
4/97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
52
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Релейный |
|
|
|
|
|
|
|
Релейный |
|
||||||||||
|
|
коммутатор |
|
|
|
|
|
|
коммутатор |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1. Структурная схема системы контроля технологических параметров тепличного комбината «РОСА-Т»
(C) 1997 CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 330 3650 http://www.cta.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ми ADAM показан на |
окончании суточной смены осуществ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
рис. 2. |
|
|
|
|
|
ляется архивация измеренных техноло |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Программное обес |
|
|
|
гических параметров на гибком диске и |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
печение системы реа |
|
|
|
принтере. Зарегистрированные пара |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лизовано на |
Borland |
|
|
|
метры могут отображаться на экране |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
PASCAL 7.0 и работает |
|
|
|
монитора в графическом и цифровом |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
под управлением MS |
|
|
|
виде. Выбор объектов |
отображения |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
DOS 3.3 и выше. В его |
|
|
|
(теплицы, трубопроводы или расходо |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
состав входят основ |
|
|
|
мер теплосчетчик) осуществляется с |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ной исполняемый мо |
|
|
|
помощью функциональных клавиш. На |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
дуль, программа визуа |
|
|
|
рис. 3 показан вид экрана, отображаю |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лизации архива заре |
|
|
|
щего состояние теплиц, а на рис. 4 — эк |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
гистрированных тех |
|
|
|
ран предупреждения оператору о пре |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
нологических параме |
|
|
|
вышении заданного параметра. Техни |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тров («черный ящик»), |
|
|
|
ческие характеристики системы приве |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
а также программы те |
|
|
|
дены в табл. 1. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
стирования техничес |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис.2. Общий вид основных аппаратных средств системы |
|
|
|
Таблица 1. Основные технические |
|
||||||||||||||
ких средств, макросы |
|
|
|
|
|||||||||||||||
«РОСА-Т» |
|
|
|
|
|
|
параметров |
измери |
|
|
|
характеристики системы «РОСА-Т» |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тельных каналов, поз |
Число каналов по температуре |
|
|
|
32 |
||||||
сов RS 232 < > RS 485 типа ADAM 4520, |
|
воляющие включать и выключать любые |
Число каналов по напряжению |
|
|
|
32 |
||||||||||||
дающему возможность подключения к |
|
каналы, корректировать аддитивные и |
Число каналов по расходу теплоносителей |
2 |
|||||||||||||||
сети до 32 измерительных модулей на |
|
мультипликативные погрешности пер |
Погрешность по температуре, °C |
±0,5 |
|||||||||||||||
расстоянии до 1200 метров. По двух |
|
вичных датчиков, выбирать единицы из |
Погрешность по напряжению, мВ |
±1 |
|||||||||||||||
проводной линии к ADAM 4520 под |
|
мерений и конфигурировать внешний |
Потребляемая мощность (без ПК), Вт |
25 |
|||||||||||||||
ключены модуль цифрового ввода/вы |
|
вид пользовательского интерфейса. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
вода ADAM 4050, модуль измерения |
|
Основной исполняемый модуль уп |
|
|
Метрологические испытания систе |
||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
температуры термометрами сопротив |
|
равляет работой системы без вмеша |
|
|
мы осуществлялись посредством под |
||||||||||||||
ления АDAM 4013, модуль измерения |
|
тельства оператора. Каждые пять минут |
|
|
ключения вместо первичных термомет |
||||||||||||||
напряжений и токов ADAM 4012, а так |
|
осуществляется опрос всех подключен |
|
|
ров сопротивления метрологически ат |
||||||||||||||
же расходомер теплосчетчик МТ 2000, |
|
ных каналов с записью протокола изме |
|
|
тестованного магазина сопротивлений, |
||||||||||||||
находящийся на расстоянии 120 мет |
|
рений на жесткий диск. В случае выхода |
|
|
а вместо датчиков давления и положе |
||||||||||||||
ров от измерительных модулей. Для |
|
какого либо параметра за пределы уста |
|
|
ния – калиброванного источника на |
||||||||||||||
подключения большого количества дат |
|
вок оператору выдаются визуальный и |
|
|
пряжения. Испытания показали, что ос |
||||||||||||||
чиков к одноканальным |
модулям |
|
звуковой сигналы предупреждения. По |
|
|
новную погрешность вносят первич |
|||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
ADAM 4012 и ADAM 4013 ис |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные датчики, а погрешнос |
|||||||||
пользуются 4 релейных ком |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тью измерительных модулей |
|||||||||
мутатора по 16 дифференци |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADAM в данном случае мож |
|||||||||
альных каналов каждый типа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
но пренебречь. |
|
||||||||
PCLD 788 фирмы Advantech. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полугодовая эксплуата |
|||||||||
Управление коммутаторами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ция системы показала ее вы |
|||||||||
осуществляется |
модулем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сокую надежность при рабо |
||||||||
ADAM 4050. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
те в тяжелых условиях (пыль, |
||||||
С помощью коммутаторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электромагнитные помехи |
|||||||||
опрашиваются 23 |
датчика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от расположенных в этом же |
||||||||
температуры (по 4 датчика в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
помещении контакторов и |
|||||||||
пяти теплицах, датчики тем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пускателей). |
Значительно |
||||||||
пературы поливочной воды, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
повысилась ответственность |
|||||||||
подпочвенной воды и наруж |
Рис.3. График измерения температуры в теплице |
|
|
|
|
|
персонала комбината, |
так |
|||||||||||
ного воздуха), 15 датчиков |
|
|
|
|
|
как любой технологический |
|||||||||||||
положения исполнительных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметр постоянно |
кон |
||||||||
механизмов (5 трехходовых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тролируется и регистриру |
|||||||||
клапанов и 10 фрамуг) и 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ется. Агрономы фирмы полу |
|||||||||
датчика давления пара и во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чили инструмент для опре |
|||||||||
ды в различных трубопрово |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деления влияния изменений |
|||||||||
дах. Расходомер теплосчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
климата на урожайность и |
|||||||||
чик контролирует давление, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
качество продукции. Автома |
|||||||||
температуру и расход воды в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тизированный учет подачи |
|||||||||
прямом и обратном трубо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тепла от поставщиков позво |
|||||||||
проводах. Питание измери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лил уменьшить затраты на |
|||||||||
тельных модулей и коммута |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оплату |
теплоносителей. В |
||||||||
торов осуществляется от им |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
настоящее время осуществ |
|||||||||
пульсного источника пита |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ляется |
проектирование на |
||||||||
ния PWR 243. Общий вид |
Рис.4. Предупреждающее сообщение оператору содержит конкретные основе |
системы «РОСА Т» |
|||||||||||||||||
монтажной панели с модуля |
инструкции по исправлению ситуации |
|
|
|
|
|
подсистемы управления тех |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4/97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53
(C) 1997 CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 330 3650 http://www.cta.ru
СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
|
|
|
|
|
|
мам, а не по усредненным показателям, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что позволяет экономить от двух до |
|
|
|
|
|
|
трех миллионов рублей в месяц. |
|
|
|
|
|
|
Регистрация технологических пара |
|
|
|
|
|
|
метров позволила повысить требования |
|
|
|
|
|
|
к обслуживающему персоналу и свое |
|
|
|
|
|
|
временно обнаруживать аварийные си |
|
|
|
|
|
|
туации (разрушение покрытия теплиц, |
|
|
|
|
|
|
разрыв трубопровода подпочвенного |
|
|
|
|
|
|
обогрева). Возможный ущерб от этих |
|
|
|
|
|
|
аварий мог бы составить около 30 млн. |
|
|
|
|
|
|
рублей при их несвоевременной лока |
|
|
|
|
|
|
лизации. |
|
|
|
|
|
|
Исходя из этого, можно сделать вы |
|
|
|
|
|
|
вод, что система уже окупила себя всего |
|
|
|
|
|
|
за полгода эксплуатации. |
|
|
|
|
|
|
В заключение хотелось бы выразить |
|
|
|
|
|
|
благодарность директору агрофирмы |
|
|
|
|
|
«РОСА» Курбатову И.Г. за помощь в со& |
|
Так выглядит тепличное хозяйство снаружи… |
|
|
|
|
||
нологическими параметрами |
взамен |
|
|
можно дать после окончания годичного |
здании системы.● |
|
|
|
|
||||
устаревшего оборудования производст |
|
|
срока эксплуатации системы. |
|
||
ва ГДР, а также подключение метеостан |
|
|
Учет расхода теплоносителей позво |
|
||
ции. |
|
|
|
лил производить расчеты с теплосетя |
|
|
Несколько слов о затратах. Именно |
|
|
ми по фактически потребляемым объе |
|
||
применение модулей УСО |
серии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ADAM 4000 позволило создать систему |
|
|
|
|
|
|
за 2 месяца от возникновения идеи до |
|
|
|
|
|
|
запуска ее в опытную эксплуатацию. |
|
|
|
|
|
|
При этом общие затраты на оборудова |
|
|
|
|
|
|
ние (без учета ранее установленных |
|
|
|
|
|
|
датчиков и кабельных линий) и оплату |
|
|
|
|
|
|
труда составили всего около 25 милли |
|
|
|
|
|
|
онов рублей. |
|
|
|
|
|
|
Экономический эффект от внедрения |
|
|
|
|
|
|
на тепличном комбинате «РОСА» систе |
|
|
|
|
|
|
мы контроля технологических парамет |
|
|
|
|
|
|
ров достигается в трех направлениях. |
|
|
|
|
|
|
Повышение урожайности за счет бо |
|
|
|
|
|
|
лее точного соблюдения климатических |
|
|
|
|
|
|
режимов выращивания овощей. Агроно |
|
|
|
|
|
|
мы фирмы ожидают прирост урожая от |
|
|
|
|
|
|
1 до 2 % что составляет при годовом объ |
|
|
|
|
|
|
еме в 7 миллиардов рублей сумму от 70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
… и изнутри. Здесь и зимой сады цветут |
||||
до 140 млн. рублей. Более точную оценку |
|
|
||||
|
4/97
54
(C) 1997 CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 330 3650 http://www.cta.ru