CC BY
35
DOI: 10.6084/m9.figshare.5687173
УДК 332.2.01:62-l/-9
РОЗРОБКА АВТОМАТИЗОВАНО1 СИСТЕМИ УПРАВЛ1ННЯ КЛ1МАТИЧНИМИ УМОВАМИ
Л1д1я Володимир1вна HoBiKOBa1, Лар1на Олепвна Лякутша1
1 Кафедра Iнформацiйно-вимiрювальних технологш електронiки та шженериУХерсонський нацiональний техшчний унiверситет, м. Херсон, Украша
Адреса для листування: Лвдя Новжова, к.т.н., доцент
Мюце роботи: Кафедра 1нформацшно-вим1рювальних технологш електрошки та шженерп, Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
Email: [email protected]
Анотащя. Наукова робота присвячена анал1зу та розробки автоматизовано'1 системи управлшня клiматичними умовами мiнiтеплиць. Проведено аналiз iснуючих автоматизованих систем управлiння, зокрема придшена увага системам управлiння ^матичними умовами теплиць. Визначенi технiчнi засоби системи управлшня. В якост платформи вибрано Arduino®Uno. Для контроля станом кшматичних умов використано датчики температури та вологосп; управлiння проводили з використанням витратомiра з двигуном. Розроблена система управлшня ^матичними умовами мшгтеплищ, яка здiйсню регулювання та контроль витрат води на розпилення за показниками вологосп повггря.
Проведено моделювання об'екта управлiння, яке дозволило визначити параметри настройки П1Д -регулятора.
Розраховаш параметри вузлiв П1Д -регулятора, що дозволяе управляти витратами води на розпилення при екстремальних умовах.
Ключов1 слова: мiнiтеплиця, автоматизована система керування, витрати води. Вступ. В даний час в Укра1ш та з кордоном широко впроваджено вирощування рiзних сiльськогосподарських культур з використанням теплиць. Разом з тим, в рядi випадюв використовуються морально i фiзично застарiлi системи автоматичного управлiння технолопчними процесами.
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
Розробка автоматизованих систем [1], до яких в сучасних умовах розвитку промисловосп в
Укра'1'ш висуваються вимоги високотехнолопчносп, надiйностi, енергоефективносп е актуальною задачею.
Особливе мюце в розвитку тепличного господарства е впровадження даного методу вирощування рослин в приватному господарста, де немае потреби в великих площах.
Багатоаспектнють впливу процесiв споживання паливно-енергетичних ресурсiв вiтчизняними суб'ектами господарювання i широке коло зацiкавлених в !х дiяльностi сторiн обумовлюють актуалiзацiю забезпечення енергонезалежностi шляхом пiдвищення енергоефективностi та вимагають розробки вiдповiдних пiдходiв до енергозбереження.
Тому в данш робот розглядаеться можливiсть використання економiчних датчиюв та системи управлiння клiматичним режимом мшггеплищ [2, 3].
Матер1али та методи дослщження. Метою дано'1 роботи е синтезування системи управлшня ^матичними умовами мiнiтеплицi.
При цьому виршували наступнi завдання:
1. Вибрати техшчш засоби та схему i програму контролю та управлшня ^матичними умовами мшггеплищ.
2. Провести моделювання процесу роботи двигуна насосу та визначити параметри настройки П1 -регулятора.
3. Розрахувати параметри вузл1в схеми ПЩ-регулятора.
Об'ект дослщження - процеси управлшня мтро^матом приватних мшггеплиць.
Предметом дослщження е математичш моделi та методи управлшня м^ро^матом приватних мiнiтеплиць.
Методи дослщження включають математичну модель об'екту автоматизованого управлшня, проектування iнформащйно-вимiрювальноi системи контроля та управлшня вологютю мшггеплищ.
Наукова новизна отриманих результатiв.
Розглянуто метод моделювання процесу роботи двигуна насосу з використання перехщно}.'
функцп.
Практичне значення отриманих результат. Розроблено систему поливу мшггеплиць з використанням економiчного та доступного елементного обладнання.
Для контролю за ^матичним станом необхщно вибрати датчики термометри, вологосп та витратомiр. При ви6орГ датчиюв виходили з умов ix експлуатаци. Для спрощення системи, що розроблюеться проведено контролювання та управлiння системою поливу рослин при визначеш
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
умов повпряного стану в теплищ. n^Gip датчикiв проведено за умовою використання апаратно'1
платформи Arduino.
Результати досл1джень. При конструюванш системи спочатку в якостi датчика температури розглянуто Temperature sensor module KY-013, а попм розглянуто модуль, що включае датчик температури та вологосп. В зв'язку з тим, що платформа мае обмежену кшькють виходiв, i вологiсть е функщею температури, зупинилися на останньому варiантi. Вибрана програма управлiння модулем.
Для полива рослин використано систему спринклер поливу. Вибрано туманоутворючий мт спринклер. В робоп використовували G 1/2 датчик витрати води, витратомiр для Arduino. Ми зупинилися на вщносно недорогому датчику потоку води INS -FM17N вщ фiрми Кооlance. Датчик мае високу точнють, невеликi розмiри, видачу RPM сигналу, який легко можна вважати i обробити будь-яким контролером (наприклад Arduino).
Конструктивно датчик складаеться з пластикового корпусу з клапаном, двигуна з ротором i датчика Хола. Принцип роботи датчика зовам простий: при проходженш води через ротор вш починае обертатися. Швидкють його обертання змшюеться в залежносп вщ швидкосп потоку води, i датчик Хола видае iмпульсний сигнал вщповщно! частоти.
Для щентифшаци всiх даних про витрату води ми використовували контролер YellowJacket Arduino з вбудованим Wi-Fi модулем. Розроблена програма управлшня системою.
Враховуючи, що допустима похибка в установлен стану при регулюванш повинна бути в межах 0...5 %, час регулювання Тр=(4...6)т (т-час запiзнення, що дорiвнюе 0...),6 с) вибрано пропорцiйно -штегральний регулятор (П1Д).
Визначенi параметри двигуна, а також значення коефщента передачi i отримано вираз передавально'1 функци.
Розрахованi коефiцiенти цифрового П1Д -регулятора, що управляе пуском або зупинкою двигуна постшного струму. Встановлено, що структурна схема цифрового П1Д регулятора мютить як мiнiмум три пщсилювача (для реалiзащi пропорцiйного, iнтегрального i диференщального коефiцiентiв посилення), i два суматора.
Проведено розрахунок параметрiв. Таким чином, режим налагодження системи параметрiв регулювання дозволяе встановити необхщш коефщенти поправки чим покращити роботу системи..
Обговорення результат1в. Проведено аналiз та вибiр компонентiв технiчних засобiв та схеми формування автоматизованоi системи управлшня ^матичними умовами. Вибрана програма управлшня роботою системи. Розроблена система управлшня ^матичними умовами мiнiтеплицi, яка здшсню регулювання та контроль витрат води на розпилення за показниками вологосп повпря.
-
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC I
Проведено моделювання об'екта управлiння, яке дозволило визначити параметри настройки П1Д -
регулятора. Розраховаш параметри вузлiв П1Д -регулятора, що дозволяе управляти витратами води на розпилення при екстремальних умовах.
ISSN 2311-1100
СПИСОК ВИКОРИСТАНО1 Л1ТЕРАТУРИ:
CC-BY-NC
1. Меньков А.В. Теоретические основы автоматизированного управления/ А.В. Меньков, В.А. Острейковский. □ Учебник для вузов. - М.: Издательство Оникс, 2005. - 640 с.
2. Назарова В.И. Современные теплицы и парники. М.: Классик Рипол. 2011. -234 с.
3. Ерёменко ВВ., Новикова Л.В. ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ // Биомедицинская инженерия и электроника. - 2013. - № 1;
4. URL: biofbe.esrae.ru/184-914 (дата обращения: 12.11.2017)..
