В конце 2010 года в Саратове была введена в эксплуатацию новая «умная теплица», расположенная на территории одного из объектов ОАО «Газпром». Специалисты ООО НПО «АвтоматикА» (г. Малоярославец) реализовали автоматизированную систему управления микроклиматом тепличного комплекса, состоящего из четырех блоков общей площадью 0,5 гектара. АСУ МТ была построена на базе контроллеров LinPAC ICP DAS, программирование которых осуществлялось с помощью системы программирования ISaGRAF в стандарте IEC 61131-3.
НПО «АвтоматикА», г. Санкт-Петербург,
ООО «Ниеншанц-Автоматика», г. Санкт-Петербург
К 2010 году теплица существовала уже несколько лет, в ней выращивались тропические плодовые деревья: лимоны, мандарины, апельсины, папайя, бананы и десятки других экзотических растений. Этот промышленный объект в большей степени являлся ботаническим садом, куда регулярно приходили экскурсии школьников и любителей редкой флоры. Но технологическое оборудование тепличного хозяйства было устаревшим, а конструкции – ненадежными. За управление инженерными системами комплекса отвечал специальный персонал, который контролировал температурный режим и вентиляцию помещений. Приняв решение реконструировать теплицы без переноса растений, руководство объекта поставило задачу параллельно внедрить систему управления микроклиматом, которая автоматически поддерживала бы требуемые параметры и не требовала человеческих ресурсов. Специфика проекта заключалась в том, что разные виды экзотических растений требуют различных условий выращивания.
Требования к системе автоматизированного управления МТ
Регулирование микроклимата в теплице имеет свою специфику и существенно отличается от поддержания заданных параметров среды в жилых и промышленных помещениях. Толщина стекла внешнего ограждения теплиц равна 4 мм и испытывает сильное воздействие внешней среды. Любые изменения погоды – снег, дождь, яркое солнце, порывы ветра – моментально меняют атмосферу в теплице.
При этом, чтобы изменить температуру внутри теплицы, требуется определенное время, пока горячая вода в трубах обогрева полностью заменит холодную и поднимет температуру в помещении. Таким образом, система регулирования микроклимата должна на основе алгоритмов прогнозирования заранее отдавать команды инженерным системам комплекса: системе обогрева, проветривания, зашторивания, испарительного охлаждения и электрического досвечивания. Кроме того, требования к точности поддержания параметров микроклимата данной теплицы достаточно высоки – в пределах 0,5 градуса Цельсия.
Преимущества, определившие выбор платформы и системы управления
Одним из главных требований была возможность закупить всю необходимую для проекта технику и программное обеспечение у одного поставщика. Компьютерное оборудование должно было иметь промышленное исполнение, обеспечивать возможность организации полноценного операторского интерфейса без использования дополнительного ПК, поддерживать программирование в среде разработки МЭК 61131-3. Конечно, невысокая по сравнению с аналогами стоимость также была важнейшим критерием. Поскольку специалисты НПО «АвтоматикА» уже имели успешный опыт работы с оборудованием IСP DAS, платформой системы управления микроклиматом был выбран контроллер LinPAC-8141 на основе ОС Linux с поддержкой программирования в среде ISaGRAF 5. Кроме того, в проекте были использованы: модули дискретного ввода/вывода I-87053W, I 87057W, аналогового ввода I-87017W, I-7015, конвертер интерфейса I-8112W, повторитель интерфейса I-7520.
В качестве целевой задачи ISaGRAF для LinPAC использована инновационная разработка компании «ФИОРД» – ISaGRAF 5++ ACE Target и встроенные в исполнительную систему ISaGRAF 5 средства графического интерфейса ISaGUI. Ключевое преимущество использования ISaGUI для данного и аналогичных проектов – возможность с минимальными накладными расходами решать масштабируемые задачи автоматизации различного уровня сложности, требующие наличия средств визуализации.
Описание системы управления микроклиматом тепличного хозяйства
Система состоит из измерительно-управляющей части (модули серии I-87000W, I-7000) и рабочего места оператора (контролер LinPAC, монитор, клавиатура, мышь). Общее количество входов/выходов в проекте – 110. Это датчики (температуры и влажности воздуха в теплице и в окружающей среде, освещенности, осадков, направления и скорости ветра) и исполнительные механизмы (насосы, клапаны, мотор-редукторы).
АСУ МТ в автоматическом режиме выполняет следующие задачи: согласованно управляет системами обогрева (нижнего, верхнего и подлоткового) и форточками с целью поддержания параметров микроклимата в теплице (температура воздуха, температура теплоносителя системы подпочвенного обогрева) и представляет в графической форме значения температур воздуха, теплоносителя подпочвенного обогрева и теплоносителя надпочвенного обогрева за последние 24 часа.
Компании, участвовавшие в реализации проекта
ООО НПО «АвтоматикА» (http://NPO-AvtomaticA.ru, г. Малоярославец) – российская компания, созданная в 1997 году. Основная сфера деятельности – автоматизация технологических процессов в тепличных хозяйствах и на промышленных предприятиях. Основные объекты – это сложные многосвязные взаимозависимые технологические системы и оборудование с высокими требованиями к параметрам технологического процесса. Среди заказчиков – крупные тепличные комплексы России и ближнего зарубежья (Белоруссия, Казахстан, Азербайджан).
Компания «ФИОРД» (Россия, www.fiord.com) основана в Санкт-Петербурге в 1992 году. Основное направление деятельности компании – поставка современных программных и аппаратных технических средств для разработки и создания встраиваемых систем, систем промышленной автоматизации и автоматизации зданий, систем специального назначения. Компания является мастер-дистрибьютором компании ICS Triplex ISaGRAF (Канада), представляющей технологию программирования промышленных контроллеров ISaGRAF®, имеющую мировую известность.
Компания «Ниеншанц-Автоматика» (www.nnz-ipc.ru) с момента своего основания в 1994 году сохраняет лидирующие позиции в секторе промышленной автоматизации северо-запада России. Являясь дочерней структурой известного российского холдинга «Ниеншанц», компания осуществляет поставки и сервисную поддержку оборудования для промышленной и офисной автоматизации – в целом более 8000 наименований. Официальный дистрибьютор IEI Technology, ICP-DAS Company, MOXA Technologies, Raritan Computer, Getac Technology, Panasonic Corp., HATTELAND Display. «Ниеншанц-Автоматика» также реализует поставки техники ACME, ICOP, PORTWELL, LEX, AAEON во всех регионах России. Кроме того, компания выступает разработчиком и производителем серии промышленных компьютеров Front Man и промышленных контроллеров Fronto.
Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(31)_2011
М. В. Полтораков, руководитель проектов НПО «АвтоматикА»,
А. Верёвкин, ведущий инженер по продукции ICP DAS,
ООО «Ниеншанц-Автоматика», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 326-5924,
e-mail: ipc@nnz.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
