Общие сведения Наименование системы

Название	Общие сведения Наименование системы
Дата	08.12.2022
Размер	0.57 Mb.
Формат файла
Имя файла	kitov_tz_2.docx
Тип	Документы #835491

Общие сведения
1. Наименование системы

Полное наименование системы

Умная теплица

Краткое наименование системы

УП

Назначение и цели создания системы

2.1 Назначение системы

УП предназначена для автоматической поддержки микроклимата растений, контроля температуры, анализа почвы и обеспечения максимальной освещенности теплицы, управление системами полива.

2.2 Цели создания системы

УП создана для облегчения тяжелого процесса выращивания агрокультур, ухода за ними, а также минимизирования применения ручного труда. УП позволяет повысить качество выращиваемой продукции.

Характеристика объектов автоматизации

1. Датчики контроля микроклимата внутри теплицы

Точность измерения влажности ±3 %RH (в диапазоне 20…80 %RH)

Точность измерения давления ±1.0 hPa (в диапазоне 300 . . . 1100 hPa)

Точность измерения температуры ±0.5 °C (в диапазоне -40…+85 °C)

2. Датчики контроля системы автоматического полива

Зона обнаружения — 16×30 мм

Рабочая температура - 10 — 30 °С

3.Датчик уровня кислотности

Показывает уровень кислотности в диапазоне 2.5 -9.0 pH

Состав, содержание и организация работ

Порядок организации работ с указанием сроков выполнения работ и оформлением соответствующих документов:

-Утверждение ТЗ

-Разработка комплекта конструкторской документации

-Разработка структуры программного обеспечения

-Оформление Акта приемки-сдачи работ

5. Порядок приемки

Проверка соответствия конструкторских решений и структуры программного обеспечения требованиям технического задания путем проведения испытаний.

Вывод: в ходе данной лабораторной работы были приобретены навыки разработки технических заданий по проектам на основе системно-аналитических исследований сложных объектов управления, контроля, диагностики, испытаний.

Лабораторная работа №1. Разработка структурной схемы и технического описания автоматизированной системы для определения механических свойств материалов.

Цель и задачи работы

Ознакомиться с документом, регламентирующим разработку схем при проектировании, приобрести навыки разработки схемы электрической структурной сложных объектов управления, контроля, диагностики, испытаний.
На рисунке 1 представлена структура системы умной теплицы

Рассмотрим пример структурной схемы умной теплицы.В ней измерения из датчиков подаются в модуль ввода,где считывается температура воздуха в диапазоне от +17С^о до 35С^о, если температура превышается то система приводит в действие приводы которые открывают форточки,если температура ниже нормы,включается обогреватель.Также по показанию датчиков считывается влажность почвы в диапазоне от 20%-80% PH, если влажность почвы меньше нормы,то включается авто полив.Показания датчиков уровня кислотности подаются на дисплей.

Лабораторная работа №2. Выбор элементной базы автоматизированной системы для определения механических свойств материалов.

Цель и задачи работы

В соответствии с разработанной структурной схемой (лабораторная работа № 2) автоматизированной системы произвести выбор элементов: измерительных, исполнительных, контроллера. Ознакомиться с основными техническими характеристиками.
Датчик температуры DHT11

Датчик температуры предназначен для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред, не агрессивных к материалу корпуса.

Характеристика:

Питание: DC 3,5 – 5,5 В
Ток питания: в режиме измерения 0.3mA. В режиме ожидания 60μA
определение влажности 20–80 % с точностью 5 %
определение температуры 0–50 °С с точностью 2 %
частота опроса не более 1 Гц (не более одного раза в 1 сек.)
размеры 15,5´12´5,5 мм

pH-метр HANNA HI 98103 Checker 1

Прибор для измерения водородного показателя (показателя pH), характеризующего активность ионов водорода в растворах, воде, объектах окружающей среды и производственных системах непрерывного контроля технологических процессов, в том числе в агрессивных средах.

Характеристика:

Вес 50 г - без электрода

Диапазон рН- от 0.00 до 14.00 pH

Калибровка автоматическая, двухточечная

Окружающая среда от 0 до 50°C; относительная влажность макс 95%

Размеры 66 x 50 x 25 мм - без электрода

рН разрешение -0.1 pH

рН точность- ±0.2 pH

Тип батареи/долговечность

1.5V (2) / примерно 3000 часов непрерывного использования

Измеритель влажности почвы Luster Leaf Rapitest 1825

Датчики влажности почвы измеряют объемное содержание воды в почве. Поскольку прямое гравиметрическое измерение свободной влажности почвы требует удаления, сушки и взвешивания образца, датчики влажности почвы измеряют объемное содержание воды косвенно, используя некоторые другие свойства почвы, такие как электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость или взаимодействие с нейтронами, в качестве прокси для содержания влаги.

Диапазон измерения уровня влажности почвы: 0,0 - 9,9
Шаг измерения влажности: 0,1
Размеры (мм): 260 x 25 x 45
Вес (грамм): 85
Электрод (мм): 145
Корпус (мм): 110х45х25

Микроконтроллер Atmel – ArduinoUno

Микроконтроллер-ATmega328

Рабочее напряжение-5В

Напряжение питания (рекомендуемое)- 7-12В

Напряжение питания (предельное)- 6-20В

Цифровые входы/выходы-14 (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)

Аналоговые входы-6

Максимальный ток одного вывода-40 мА

Максимальный выходной ток вывода 3.3V-50 мА

Flash-память-32 КБ (ATmega328) из которых 0.5 КБ используются загрузчиком

SRAM-2 КБ (ATmega328)

EEPROM-1 КБ (ATmega328)

Тактовая частот -16 МГц

Исполнители:

Тепловентилятор ГРЕЕРС

Характеристика:

Номинальная тепловая мощность:	21,8 кВт
Производительность:	700-2000 м³/ч
Вес:	10,4 кг

Капельный полив

Капельный полив растений, помогающий увеличить ваш урожай. Система капельного полива предназначена для равномерного капельного полива растений с помощью капельной ленты

Характеристика

забор воды	от емкости
площадь полива	18 м²
количество в наборе	187
диаметр подключения	1/2" (13 мм)
расход воды	240 л/ч

Лабораторная работа № 3. Разработка блок – схемы алгоритма работы контроллера автоматизированной системы для определения механических свойств материалов

Цель работы, задачи

Разработать в соответствии с техническим описанием работы автоматизированной системы блок-схему алгоритма работы контроллера. Оформить в соответствии с требованиями нормативно-технической документации ЕСПД.
Описание работы алгоритма:
Сначала вводятся максимальные и минимальные значения. Затем считывается значение температуры, если оно меньше минимального то включается обогреватель, если больше то обогреватель выключается.Далее считывается уровень влажности почвы, если он меньше минимального то включается авто полив, если уровень больше максимума,то он выключает автополив.

Лабораторная работа № 4. Программирование управляющего контроллера автоматизированной системы для определения механических свойств материалов.

Цель работы, задачи

Ознакомиться с описанием языков программирования МЭК 61131-3. В соответствии с разработанным алгоритмом работы контроллера разработать программу для контроллера в среде программирования CoDeSys, TRACEMODE(по согласованию с преподавателем)

Разработка программы контроллера умной теплицы.

Среда разработки CoDeSys – это современный инструмент для программирования контроллеров. CoDeSys предоставляет программисту удобную среду для программирования контроллеров на языках стандарта МЭК 61131–3.

Скриншоты:

Инициализация основных переменных

Проверка уровня температуры

Проверка уровня влажности почвы

Программная визуализация:

Шкала температуры показывает сколько градусов внутри теплицы. Как температура будет доходить до отметок минимума и максимума, то программа даст нажать на кнопки включения\выключения.

Шкала влажности почвы работает аналогично.

Вывод: в ходе данной лабораторной работы было знакомство с описанием языков программирования МЭК 61131-3, а также была разработана программа для контроллера в среде программирования CoDeSys и построена программная визуализация.