Автоматичне керування мікрокліматом теплиці за декількома параметрами за допомогою установки ОРМ-1
1. Принципова схема автоматичного керування мікрокліматом теплиці за кількома параметрами
2. Функціональна схема автоматичного керування мікрокліматом теплиці за декількома параметрами
3. Функціонально-технологічна схема автоматичного керування мікрокліматом теплиці
4. Вибір типу технологічного обладнання та розрахунок технічних засобів автоматики
Список використаних джерел
Комплексна механізація, електрифікація та автоматизація технологічних процесів є головним напрямком розвитку сучасного сільського господарства.
Впровадження систем автоматизації у сільськогосподарському виробництві дозволить завершити комплексну автоматизацію трудомістких процесів у тваринництві та птахівництві, підвищити продуктивність праці, скоротити чисельність працівників, покращити якість продукції та знизити витрати на її виробництво.
У цій роботі розглядається система автоматичного управління мікрокліматом за декількома параметрами на прикладі установки ОРМ-1, призначеної для автоматичного управління мікрокліматом (температурою і вологістю) в теплицях.
Захищений ґрунт (теплиці, парники, утеплений ґрунт) широко використовуються для вирощування овочів та різноманітного посадкового матеріалу. Досить зазначити, більшість овочевих культур вирощують із розсади, приготовленої в парниках.
Автоматизація технологічних операцій у захищеному ґрунті дає безперечний ефект: збільшується продуктивність та покращуються умови праці, економиться паливо та електроенергія, знижується захворювання посадкового матеріалу, підвищується врожайність та знижуютьсятерміни дозрівання рослин, овочів та інших культур.
Автоматичне керування мікрокліматом широко використовується і в тваринництві, особливо при вирощуванні молодняку, який найбільш чутливий до змін умов довкілля.
1. Принципова схема автоматичного керування мікрокліматом теплиці за декількома параметрами
У систему, що слідкує, входять п'ять електроконтактних термометрів ТК-6, двопозиційний камерний вологорегулятор ВДК, електроконтактний флюгер і шафа управління. Електроконтактні термометри використовуються як датчики температури: два працюю вдень, два – вночі, п'ятий призначений для подачі світлового та звукового аварійного сигналу при зниженні температури до мінімального граничного значення. Датчики температури та вологості розміщені в шафці, яку встановлюють у центрі теплиці на висоті 1,5 – 2 м від ґрунту. Мікроперемикач флюгера, розміщеного на даху, в залежності від напрямку вітру видає імпульс на включення вентиляції лівої або правої підвітряної сторони верхніх фрамуг теплиці.
Виконавчі пристрої керування температурою містять два калорифери, встановлені біля торцевих стін теплиці, два електромагнітних вентиля, що відкривають доступ теплоносія в калорифери, і вузол вентиляції теплиць з приводом для фрамуг.
До пристроїв управління вологістю входять електромагнітні вентилі з трубопроводами, стічні жолоби, водогрійний бойлер, насосна станція та розпилювачі. Елементи керування електроустаткуванням розміщені у шафах.
Тривалість денного та нічного режимів теплиці встановлюються за допомогою програмного реле часу, яке своїм контактом КТ1 (рис. 1.) перемикає через реле KV1 термометри SK1 та SK3 на термометри SK2 та SK4 (і навпаки, що працюютьвідповідно вдень чи вночі). Термометри SK1 та SK2 налаштовують на верхній, а термометри SK3 та SK4 – на нижню межу керування температурою. Коли температура стане нижчою за допустиму, розмикаються контакти SK3 або SK4 і відключають реле KV3, в результаті чого спрацьовує реле KV7 і включає пускач KM6. У роботу вводяться електродвигуни M4 та М5 вентиляторів калориферів та відкриваються електромагнітні вентилі YA2 та YA4. Вентилі ставляться на механічні клямки і пропускають теплоносій у калорифери. Після досягнення заданої температури контакти SK3 або SK4 замикаються, решта елементів повертається у вихідне положення. Вентилі знімаються із засувок за допомогою електромагнітів YA3 та YA5 та закриваються.
Коли температура досягає максимального допустимого значення, замикаються контакти SK1 або SK2 та вмикається реле KV2. В результаті, залежно від положення контактів флюгера SA2, спрацьовують реле KV5 або KV6 і включають пускачі KM3 або KM5 двигунів М2 або М3 лебідок, пов'язаних тросами з фрамугами правої або лівої сторони теплиці. Ступінь відкриття кватирок визначається положенням кінцевих вимикачів SQ1 та SQ2, які в певний момент розмикають ланцюг струму та зупиняють двигуни.
Якщо температура знизилася до заданої, то реле KV2 відключається та знеструмлює реле KV5 або KV6. При цьому включаються магнітні пускачі KM2 або KM5 реверсу електродвигунів M2 або M3 і кватирки закриваються, а двигуни відключаються кінцевими вимикачами SQ1 або SQ2.
Автоматичне керування вологим режимом відбувається в такий спосіб. Контакт KT2 програмного реле часу видає в денний час через певний інтервал імпульси заданої тривалості включення системи зволоження. Дощування відбудеться, якщо вологість у теплиці нижче встановленої,якої замикаються контакти датчика вологості Sf, та спрацьовує реле KV4. Реле KV4 подає живлення на магнітний пускач KM1 електродвигуна M1 водонасосної станції та електромагнітний вентиль YA1, що відкриває доступ води до розпилювачів. Дощування припиняється при розмиканні контактів KV2 і схема повертається у вихідне положення. Про роботу кожного реле сигналізують лампи HL1…HL8. Термометр SK5 аварійної сигналізації через реле KV8 включає дзвінок HA та лампу HL8, коли температура стане неприпустимо низькою.
2. Функціональна схема автоматичного керування мікрокліматом теплиці за декількома параметрами
На функціональній схемі (рис. 2) об'єктом управління ОУ є теплиця, ВО1 і ВО2 – сприймаючі органи датчиків температури SK1…SK4, СО1 та СО2 – порівнюючі органи цих же датчиків, налаштовані на максимальну та мінімальну температури, ВО3 та СО3 – сприймаючий та порівнювальний органи датчика вологості Sf, ПО1 та ПО2 – програмні органи, реле часу КТ1 та КТ2; підсилювальні органи: УО1 – реле KV2, УО2 – реле KV3, УО3 – реле KV1, УО4 – реле KV4, УО5 – реле KV5, УО6 – реле KV6, УО7 – магнітні пускачі КМ3 та КМ5, УО8 – реле KV7, УО9 КМ6, УО10 - магнітний пускач КМ1; ІО1 - виконавчий орган, електродвигуни лебідок М2 та М3; ІО2 – електродвигуни вентиляторів та калориферів М4 та М5; ІО3 – електродвигун М1 водонасосної станції.
3. Функціонально-технологічна схема автоматичного управління мікрокліматом теплиці
Елементи функціонально-технологічної схеми (рис. 3):
1–1 – первинний вимірювальний перетворювач для вимірювання вологості (датчик вологості Sf) встановлений за місцем;
1–2 – прилад, що задає програму тривалості дощування (релечасу КТ2);
1–3 – пускова апаратура для керування електродвигуном водонасосної станції (магнітний пускач КМ1);
1-4 - електродвигун водонасосної станції М1;
1–5 – регулюючий орган, що закриває, при припиненні подачі енергії або керуючого сигналу (електромагнітний вентиль YA1);
2–1, 2–2 – прилади для вимірювання температури, безшкільні з контактним пристроєм (електроконтактні термометри SK1 та SK2);
2-3 - прилад, що задає денний або нічний режим (реле часу КТ1);
2–4 – пускова апаратура для керування електродвигунами вентиляторів (магнітний пускач КМ6);
2–5 – електродвигуни вентиляторів калориферів (М4 та М5);
2–6 – регулюючий орган, що закриває, при припиненні подачі енергії або керуючого сигналу (електромагнітний вентиль YA2 і YA4);
4. Вибір типу технологічного обладнання та розрахунок технічних засобів автоматики
Для приводу водяного насоса використається електродвигун М1 серії 4A112M493 номінальною потужністю РН = 5,5 кВт [1].
Номінальний струм електродвигуна
Для приводів лебідок використовують електродвигуни М2 і М3 серії 4A80B4 номінальною потужністю РН =1,5 кВт [1].
Для приводів вентиляторів використовують електродвигуни М4 і М5 серії 4A71B493 номінальною потужністю РН =0,75 кВт [1].
1) автоматичний вимикач QF1 серії АЕ-2040 IH = 25А ITP = 12,5 А [2]
2) магнітний пускач КМ1 серії ПМЛ222 IH = 25 А [2]
3) автоматичні вимикачі QF2 та QF3 серії АЕ-2040 IH = 10А ITP = 4А [2];
4) магнітні пускачі КМ1 ... 4 серії ПМЛ122 IH = 10 А [2]
5) автоматичний вимикач QF6 серії АЕ-2040 IH = 10А ITP = 4А [2]
6) магнітний пускач КМ6 серії ПМЛ022 IH = 25 А [2]
7) діодиVD1…VD12 серії Д237Б [2]
8) трансформатор напруги TV серії ОСОВ 0,25 220/24 В [3]
9) електроконтактні термометри SK1 ... SK5 серії ТК6 [3]
10) датчик вологості Sf серії ДРОВ-3 [3]
11) реле KV1 ... KV8 серії РПУ-1 [2]
12) програмне реле часу КТ1 та КТ2 серії ВС-10 [2]
13) електромагнітні вентилі YA1 ... YA5 серії ЕВ-2, Р = 30 Вт [2]