Коротко о файле:ВПИ (ф) ВолгГТУ / Кафедра "Автоматика, электроника и вычислительная техника" / Проект посвящен улучшению состояния зеленых насаждений города Волжского с помощью внедрения средств автоматизации в сферу полива. / Состав: 8 листов чертежи (из них 3 плаката) + ПЗ.
В работе спроектирована автоматизированная автономная система, а именно разработка функциональных схем, схем внешних подключений, чертежа шкафа управления, разработка программного обеспечения, подробное описание программного обеспечения, его функционала, подбор оборудования для системы, расчет его потребляемой мощности. Прилагаются плакаты схем секторов полива, структурной схемы системы, блок-схемы программного обеспечения, плакат кода программы, написанный на языке CFC в программном средстве CoDeSys v2.3. Чертежи выполнены в программном средстве Компас 3D.
Также в данной работе обозреваются существующие системы полива, существующие датчики влажности. Реализуется датчик влажности, основанный на емкостном принципе работы. Проводится его тестирование и сравнение с некоторыми другими доступными по цене датчиками влажности, приводятся наглядные графики полученных результатов, заключение по результатам теста датчиков.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ научной и научно-технической литературы и патентов 10
1.1 Реализованные автоматические системы управления поливом зеленых насаждений 10
1.2 Проблема измерения влажности почвы 12
2 Расчетная часть проводимого исследования 17
2.1 Разработка программного обеспечения 17
2.1 Разработка программы управления для промышленного контроллера 18
2.1.1 IF_1 – блок готовности системы к поливу 18
2.1.2 IF_2 – блок сброса таймера реального времени 19
2.1.3 IF_3 – блок таймера полива 20
2.1.4 IF_4 – блок регулировки длительности цикла полива каждого клапана 21
2.1.5 IF_5 – пользовательский функциональный блок формирования времени повтора опроса системы о готовности к поливу 24
2.1.6 MODEM3G – блок – шлюз отправки основных параметров в сеть 25
2.2 Основная программа PLC_PRG (PRG). 27
2.2.1 Система функциональных блоков LT, GT, AND 27
2.2.2 Система функциональных блоков AND, RTC, DT_TO_REAL 28
2.3 Панели экрана визуализации 28
2.3.1 Панель мониторинга клапанов 29
2.3.2 Панель управления/мониторинга внешних условий 29
2.4 Расчет параметров энергопотребления системы 30
3 Проектирование системы управления 34
3.1 Описание технологического процесса 34
3.2 Перечень контролируемых и регулируемых параметров для системы автоматизации процесса очистки метана 35
3.3 Выбор регулирующих и функциональных средств автоматизации, их описание 36
3.1.1 ОВЕН ПЛК150 36
3.1.2 Ввод аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А 39
3.1.3 Модуль дискретного вывода МУ110-16К 42
3.2 Выбор первичные преобразователи и исполнительные механизмы, их описание 45
3.2.1 Термопреобразователь сопротивления ОВЕН ДТС 3005-PT1000.B2 45
3.2.2 Датчик давления общепромышленный PTE5000 46
3.2.3 Датчик дождя Rain-Clik 48
3.2.4 Счетчик воды ВСХд-хх 50
3.2.5 Клапан электромагнитный SMART SF62321 DN10 G3/8" 51
3.2.6 Ротор 5004-PC-3.0 (регул. сектор, радиус от 7,6 м до 14,3 м) 53
3.2.7 Преобразователи напряжения 12/24 вольт SDC-310 54
3.2.8 Контроллер заряда EPSolar VS1024BN 10A, 12/24 V 55
3.2.9 Промежуточное реле, 1 перекидной контакт 16А, управление 24V AC/DC Евроавтоматика PK-1P 58
3.2.10 Гелевая аккумуляторная батарея Delta GX12-75 59
3.2.11 Держатель предохранителя ASK2 LD бежевый 60
3.2.12 Промышленный 3G шлюз GRP-530M 61
3.3 Щитовое оборудование 62
3.3.1 Вентилятор EBM-PAPST 3214JH 62
3.3.2 Терморегулятор JWT 6011 +5°C...+60°C 63
3.4 Проектирование щита управления и монтаж средств автоматизации 64
3.4.1 Монтаж средств автоматизации в щите управления Elbox EMS. 64
3.4.2 Монтаж датчиков и исполнительных механизмов. 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
Чертежи проекта:
1.Схема автоматизации функциональная
2. Схема внешних соединений и подключений
3. Щит КИПиА
4. Код программы, написанный на языке CFC в программном средстве CoDeSys v2.3
5. Блок-схема программы реализации полива
6. Визуализация программы в программном средстве CoDeSys v2.3
7. Структурная схема системы управления
8.Схема секторов полива
В качестве примера был взят городской участок «Площадь Труда» города Волжского. Площадь участка под газон составляет 2400 м2, площадь цветочных клумб составляет 726 м2.
Написанная программа (на языке CFC с внедрением пользовательских функциональных блоков, написанных на языке ST в программном средстве CoDeSys v2.3.компании ОВЕН. Программа содержит пять пользовательских функциональных блоков, написанных на языке ST.) выполняет следующий перечень действий: сигнализирует о недавно прошедшем или идущем дожде, контролирует температуру воздуха окружающей среды, анализирует состояние водопроводной системы на способность осуществления полива посредством контроля давления в основной поливной магистрали, анализирует влажность почвы, сигнализируя о её надобности или ненадобности в увлажнении, автоматически составляет график полива исходя из показаний датчиков влажности, осуществляет полив (если такой требуется) в заданное пользователем время, передаёт основные параметры системы в сеть для удобного мониторинга активности системы полива, мониторинга значений влажности почвы, мониторинга сбоев программы или выхода из строя сантехнической части системы и т.д. Также в программе предусмотрена визуализация с возможностью включения режима «отладки» процесса полива. Визуализация содержит все необходимые элементы управления для моделирования внешних воздействий и контроля правильности работы системы полива.
В соответствие с запрограммированным графиком полива, контроллер опрашивает датчик давления в водопроводе. Если давления нет, система запрещает полив участка с последующей регистрацией события. Если давление находится на должном уровне, контроллер опрашивает датчик температуры окружающей среды. Если температура меньше 8 °С, система отменяет полив с последующей регистрацией события. Если температура больше заданного значения, система начинает процесс полива.
Контроллер опрашивает датчики влажности секторов участка полива. В соответствии с показаниями датчиков, контроллер производит временную коррекцию полива по усредненному значению влажности. После осуществления полива дождевателями, система открывает клапан, стоящий на линии капельного полива цветов, рассаженных по периметру участка полива. Так же в разных концах данной линии стоят датчики влажности, предназначенные для контроля целостности водопроводной линии. После завершения цикла полива всего участка, контроллер входит в условный спящий режим до следующего полива, запрограммированного в контроллер.
Назначение контроллера ОВЕН ПЛК150:
- Создание систем управления малыми и средними объектами.
- Построение систем диспетчеризации.
Особенности ОВЕН ПЛК150:
- Компактный DIN-реечный корпус.
- Дискретные и аналоговые входы/выходы на борту.
-Наличие последовательных портов (RS-485, RS-232) и Ethernet.
- Расширение количества точек ввода/вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода/вывода по любому из встроенных интерфейсов.
Конкурентные преимущества ОВЕН ПЛК150:
- Отсутствие ОС, что повышает надежность работы контроллеров.
- Скорость работы дискретных входов – до 10 КГц при использовании подмодулей счетчика.
- Большое количество интерфейсов на борту: Ethernet, последовательных порта.
- Расширенный температурный диапазон работы: от –20 до +70 С.
- Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадание питания: выполнение программы при пропадании питания и перевод выходных элементов в «безопасное состояние».
- Встроенные часы реального времени.
- Контроллер поддерживает работу с нестандартными протоколами по любому из портов, что позволяет подключать такие устройства как электро-, газо-, водосчетчики, считыватели штрих-кодов и т.п.
Программирование контроллеров ОВЕН ПЛК150 осуществляется профессиональной системой программирования CODESYS v.2. Система программирования CODESYS для покупателей контроллеров ОВЕН предоставляется бесплатно.
