Рысаев Асан Семейгалиевич

Казахский Агротехнический Университет им. С.Сейфулина.

Автоматическое поддержание климата в теплице

В осуществлении современного технологического прогресса важное место принадлежит электрификации и автоматизации. Применение электрической энергии в любой отрасли народного хозяйства позволяет увеличить производительность труда, добиться высокого уровня механизации и автоматизации. Научно-технический прогресс вызвал к жизни новые области и виды применения электроэнергии в сельском хозяйстве. Большая потребность сельскохозяйственного производства, особенно растениеводства, в тепловой энергии, превышающая потребность в других вместе взятых видах энергии, открывает широкие возможности использования в тепловых процессах электрического нагрева. Теплицы - это наиболее перспективные сооружения, способствующие интенсификации овощеводства, получению овощей в течении всего года и прежде всего в зимний и ранневесенний периоды. Световая энергия, тепло, вода, питательные элементы и состав воздуха - необходимые факторы жизнедеятельности растений. Для роста растений и их развития необходимо соблюдать все факторы в достаточном количестве и при оптимальных соотношениях на протяжении всей жизни. Каждый фактор играет определенную роль в жизни растений и его действие проявляется только в сочетании с другими факторами. Микроклимат, питание растений и почвы в современных теплицах регулируется автоматически. Все транспортные операции внутри теплицы механизированы. Это позволяет получать высокий урожай на протяжении всего года при его низкой себестоимости. Изложенный материал в примере, предлагает дальнейшее повышение производительности труда и увеличения качества и выпуска продукции за счет внедрения новой технологии, электрификации и автоматизации технологического процесса. В данном примере для управления микроклиматом в теплице приняты два восьмиканальных микропроцессорных измерителя-регулятора ТРМ138-Р (возможно применение новых типов измерителей-регуляторов).Измеритель-регулятор ТРМ138-Р предназначен для измерения, регистрации и регулирования температуры либо другого физического параметра, одновременного управления несколькими (до 8-ми) исполнительными механизмами, а также для регистрации измеренных параметров на ПЭВМ.

Вид терморегулятора ТРМ 138

Функциональная схема ТРМ138 с восемью входами для подключения датчиков, 8-ю устройствами сравнения, формирующими сигнал "Авария", и одним выходным устройством.

Функциональная схема ТРМ 138

К восьми входам ТРМ138 могут быть подключены датчики разного типа в любой комбинации, что позволяет одновременно измерять и контролировать несколько различных физических величин. Прибор имеет встроенный двунаправленный интерфейс RS-485 для передачи данных и приема и информации от компьютера и других приборов, оснащенных таким же интерфейсом связи. Через этот интерфейс прибор может передавать текущее значение измеренных величин, принимать команды на изменение уставок и состояния выходных устройств. Кроме того, при помощи специального программного обеспечения "ОВЕН" может быть изменена конфигурация прибора.

Структурная схема автоматического контроля и регулирования параметров

Данная схема предусматривает контроль и регулирование следующих параметров:•температура воздуха в теплице;•температура почвы;•влажность;•газовый состав воздуха. Разработка схемы управления предусматривает выбор всех составных частей, участвующих в поддержании заданного параметра. Весь процесс контролируется универсальным измерителем-регулятором ТРМ138-Р, а регистрацию измеренных данных и создание архивов по ним обеспечивает персональный компьютер при помощи специального программного обеспечения "ОВЕН". В качестве входных первичных преобразователей, то есть датчиков, возможно использовать следующие устройства:

1) Термопреобразователи сопротивления по ГОСТ Р 50353_-92.

2) Термопары по ГОСТ Р 50431-92.3) Устройства с сигналами постоянного напряжения и тока по ГОСТ 26.011-80.Для работы с прибором могут быть использованы только изолированные термопары с незаземленными рабочими спаями.Используем в качестве входных первичных преобразователей или датчиков термопреобразователи сопротивления (ТС) типа ТС 125-50М.В2     (-50...+100)°С; W100 = 1,426;  L, мм = 60

Габариты термопреобразователи сопротивления типа ТС 125-50М.В2

Термопреобразователи сопротивления (ТС) применяются, как правило, для контроля температуры окружающей среды в месте установки датчика. Принцип действия таких датчиков основан на существовании у ряда металлов воспроизводимой и стабильной зависимости величины их активного сопротивления от температуры. В качестве материала для изготовления ТС в промышленности чаще всего используется специально обработанная медная (для датчиков ТСМ) или платиновая (для датчиков ТСП) проволока.Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика к прибору следует производить по трехпроводной схеме. При такой схеме к одному из выводов ТС подключаются одновременно два провода, соединяющих его с прибором, а к другому выводу - третий соединительный провод. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений необходимо, чтобы их сопротивления были равны друг другу.

Подключение датчика по трехпроводной схеме

В некоторых случаях возникает необходимость подключения ТС не по трехпроводной, а по двухпроводной схеме, например, с целью использования уже имеющихся на объекте линий связи. При использовании двухпроводной схемы следует помнить, что показания прибора в некоторой степени будут зависеть от изменения температуры среды окружающей линию связи "датчик-прибор". Причем эта зависимость будет расти как с увеличением диапазона изменения температуры, так и с увеличением сопротивления линии связи.

Подключение датчика по двухпроводной схеме

Прибор может быть использован для работы с различными типами датчиков - термопреобразователями сопротивления, термопарами и т.п. При этом несущественно, к какому из входов ТРМ138 будет подключен датчик того или иного типа, так как все восемь входов прибора абсолютно идентичны. После подключения датчикам присваиваются порядковые номера тех входов прибора, с которыми они соединены (входу 1 соответствует датчик d1, входу 2 - датчик d2 и т.д.). Тип каждого датчика устанавливается пользователем в виде цифрового кода в параметре in-t (PL-1) при подготовке прибора к работе. В приборах модификации ТРМ138-Р в качестве выходных устройств используются электромагнитные реле, контакты которых выведены на внешние соединительные клеммы

Схема расположения электромагнитных реле в ТРМ138-Р

В качестве исполнительного механизма выбираем контактор КНТ-021М (напряжение цепи управления 220В; номинальный ток главных контактов 17,5А), который включает или отключает секции нагревательных проводов.

Структурная схема управления обогрева почвы.

При увеличении температуры выше установленной почвы датчик (Д) фиксирует это и передает эту информацию в регулятор ТРМ138-Р, где после корректировки подается сигнал на электромагнитное реле. Затем размыкаются главные контакты контактора (ИМ), отключая из работы секции нагревательных проводов. При понижении температуры главные контакты контактора (ИМ) замыкаются, включая в работу секции нагревательных проводов. Вся информация об изменении температуры заносится в компьютер (ПК).В теплице прокладываются в почве нагревательные провода, устанавливаются датчики, производиться прокладка проводов от датчиков до щита автоматизации теплицы. В силовом электрощите подключается к контакторам питающий кабель нагревательных элементов. Также к магнитным пускателям подключаются электродвигатели механизма открывания форточек в теплице (для регулирования влажности). Возможно также подключение к щиту автоматизации систем полива и водоснабжения теплицы с использованием преобразователей частоты с последующим подключением к компьютеру. Производиться расчет и выбор защитных аппаратов, сечение силовых кабелей и проводов в зависимости от нагрузки. Все силовое, защитное и коммутационное оборудование монтируется в электрическом щите.