Файл: Содержание Введение 4 Теоретическая часть 6 1 Описание работы технологической схемы 6.doc

Содержание

Введение

Автоматизация сельскохозяйственного производства позволяет повысить производительность труда, увеличивает количество и повышает качество продукции, повышает надежность и продлевает срок работы оборудования, облегчает и оздоровляет условия труда, повышает его безопасность, сокращает текучесть рабочей силы и экономит затраты труда, ускоряет процесс стирания различий между трудом умственным и физическим, промышленным и сельскохозяйственным.

Управление тепловым режимом может быть ручным: переключение нагревательных элементов на разные напряжения, включение отдельных групп нагревателей и т.п. Однако автоматическое управление обогрева растений в теплице : только затраты электроэнергии по сравнению с ручным управлением сокращаются на 15 – 20%.

Теплицы, как объекты управления температурным режимом, относят к наиболее сложным объектам автоматизации, а определение их характеристик сопряжено с известными трудностями, вытекающими из особенностей.

Электрические нагревательные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автоматизации, обеспечивают высокий уровень технологического процесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персонала, менее опасны в пожарном отношении, наиболее полно отвечают требованиям производственной гигиены и санитарии.

---

Актуальность: Автоматизация направлена на снижение человеческих ошибок, поэтому использование автоматического управления климатом в парниках позволит более точно сохранять среду обитания растений.

Объект исследования: автоматизация управления климатом в теплицах.

Предмет исследования:Автоматизация обогрева растений

Цель: разработать проект автоматизации управления климатом в теплицах с применением современных средств автоматизации.
Задачи:

1. 
   Произвести анализ технологического процесса.
   
2. 
   Выполнить модернизацию технологической схемы.
   
3. 
   Разработать принципиальную схему управления, с применением современных средств автоматизации.
   
4. 
   Произвести расчет и выбор элементов.
   
5. 
   Разработать программное обеспечение современных средств автоматизации.
   
6. 
   Разработка монтажной схемы.
   

Методы:

-теоретические: анализ, синтез, идеализация, моделирование;

-эмпирические: метод математической обработки данных.

1. Теоретическая часть

1.1 Описание работы технологической схемы

Рисунок № 1 Принципиальная схема управления температурой в парниках с почвенно-воздушным электрообогревом.


Самый распространённый способ автоматического управления температурой в парниках основан на периодическом включении и отключении нагревательных элементов при помощи магнитных пускателей. Электрическая схема управления режимом работы нагревательных элементов для одной группы, состоящей из четырёх парников, показана на рисунке 1. Нагревательные элементы переводят с одного напряжения питания на другое (220 или 380В) переключателями SA1 и SA2. Ручной режим задают, ставя тумблер SA3 в положение Р, автоматический – в положение А; отключённому состоянию нагревателей соответствует положение 0. Для автоматического управления тепловым режимом в воздушном пространстве одного из четырёх – шести последовательно соединённых парников устанавливают датчик температуры ВК.

В парниках только с почвенным обогревом на группу парников ставят один датчик температуры почвы. Его углубляют в почву парника на глубину около 0,1 м. Переключателем SA1 включают нагревательные элементы для обогрева воздуха, а переключателем SA2 – элементы обогрева почвы. При низкой температуре регулятор температуры в автоматическом режиме работы контактами SK включает магнитный пускатель КМ одновременно с подачей напряжения 380/220 В. По мере повышения температуры до заданной контакты SK размыкаются, и пускатель КМ отключает нагревательные элементы.

---

Широко распространено комплектное оборудование КП-1, предназначенное для автоматического управления температурой воздуха и почвы в парниках с почвенным и воздушным электрообогревом. Это оборудование можно применять и в плёночных теплицах площадью до 0,5 га. Электрообогрев осуществляется от шести параллельно соединённых рядов стального неизолированного провода диаметром 6 мм, уложенного на глубине не менее 0,25 м в парнике с расстоянием между проводами 0,25 м. Для обогрева воздуха нагревательные провода монтируют на внутренних боковых стенках парника.

Датчики устанавливают в одном из парников расположенных в центре каждого участка: в почве на глубине 0,1 м – датчик температуры почвы, а на боковой стенке парника – датчик температуры воздуха.

Электрообогревательные элементы подключают к понижающему трансформатору типа ТМОБ – 63. Для питания четырёх таких трансформаторов устанавливают электрическую подстанцию, мощностью не менее 250 кВ*А. Понижающие трансформаторы в режиме начального обогрева парника включают по схеме «звезда – звезда», а в режиме длительного обогрева – по схеме «звезда – треугольник». Трёхфазное линейное напряжение на вторичной стороне можно устанавливать переключение ответвлений трансформатора: в первом режиме 125, 103, и 85 В, во втором – 70, 60 и 49 В.

1.2 Описание работы принципиальной схемы

Рисунок № 2. Принципиальная электрическая схема комплекта оборудования типа КП-1

Принципиальная электрическая схема комплекта оборудования с одним понижающим трансформатором изображена на рисунке 2. Оборудование может работать в ручном режиме при установке универсального переключателя SA1 в положение Р или автоматическом – при установке SA1 в положение А. Ручное включение и отключение трансформатора и электронагревателей ЕК1…ЕК4 осуществляют дистанционно при помощи кнопок «Пуск» (SB2) и «Стоп» (SB1), предварительно включив соответственно рубильники SA6 и SA9 обогрева почвы и воздуха, а также автомат QF.

Автоматическое управление осуществляется при помощи логометров Р1 и Р2, выполняющих одновременно функции регулятора и измерительного прибора для визуального контроля фактической температуры почвы и воздуха в парниках. В измерительные цепи логометров включены по мостовой схеме термометры сопротивления типа ТСМ, служащие датчиками температуры почвы ВК2, ВК4 и воздуха ВК1 и ВК3.

---

Мостовая схема уравновешивается при заданной температуре. Если фактическая температура ниже заданной, то замыкаются контакты Р1 или Р2 и включаются магнитным пускателем КМ трансформатор ТV и электронагревательные элементы. При повышении температуры до заданной размыкаются контакты Р1 и Р2, а магнитный пускатель КМ отключает электропитание. Переключателями SA1, SА2 и рубильниками SA6, SA9 включают обогрев почвы или воздуха. К штепсельному разъёму ШР подключают электрифицированные механизмы для обработки почвы и ухода за растениями. Силу тока и значение напряжения во всех фазах контролируют с помощью амперметра и вольтметра с переключателями SA4 и SA5. Точность регулирования температуры составляет 1,5 С.


2. Практическая часть
2.1 Принципиальная электрическая схема управления с использованием современных средств автоматизации

Рисунок № 3 Принципиальная электрическая схема управления обогрева растений с контролёром ONI



Данная схема содержит: программируемый контроллер ONI, 1 электродвигатель, 1 Электронагреватель, 2 автоматических выключателя, 2 магнитных пускателя, 2 сигнальных лампы, датчик температуры и др.

1. 
   Автоматический выключатель (QF) – выполняет функцию коммутации и защиты силовых цепей.
   
2. 
   Токовое реле (KA)- используются для защиты сети и источника питания при перегрузке по току или вследствие короткого замыкания.
   
3. 
   Электронагреватели (EK1 – ЕК4) – предназначены для нагрева грунта и воздуха за счет энергии получаемой из электросети.
   
4. 
   Сигнальные лампа (HL1) – сигнализирует о включении нагревательных элементов.
   
5. 
   Программируемый контроллер ONI– предназначен для построения наиболее простых программируемых устройств автоматического управления.
   
6. 
   Кнопки (SB1-SB2) – предназначены для запуска и остановки нагревательной установки.
   
7. 
   Твердотельное реле (А2) - служит для включения и выключения высокомощной цепи.
   
8. 
   Измерительный преобразователь температуры (А3) - является аналоговым измерительным преобразователем температуры для датчиков термосопротивлением Pt100.
   
9. 
   Потенциометр (СМ)- предназначен для определения напряжения.
   
10. 
    Датчики измерения температуры (SK1, SK2) – предназначены для измерения температуры в воздухе и грунте теплицы.
    
11. 
    
    

---

2.2 Расчет и выбор элементов, схемы управления объектов автоматизации

Для расчета автоматического выключателя QF надо знать номинальные и пусковые токи электронагревателей

Номинальный ток рассчитываем по формуле:

Iном.EK=P/(1,73*U*cosɸ*ɳ), где (1)

напряжение

мощность

коэффициент мощности

коэффициент полезного действия



Пусковой ток рассчитываем по формуле:

Iп.EK= *Ki, где(2)

Iном – номинальный ток электронагревателя

Ki – коэффициент использования



Общая мощность нагревателя и двигателя составляет 11,6 кВт, двигатель и электронагреватель расписаны в таблице 1.
Таблица №1-Характеристика потребителей для силового оборудования

Номер на схеме	Наименование оборудования	Марка оборудования	Номинальная мощность (кВт)	Iном, А	Iп, А	КПД, η, %	Cos φ	Кi	Примечание
EK	Электронагреватель	ЧТКОГР20000 0,5ГА	20	30,42	30,42	100	1	1	-

Так как пусковые токи у данного электронагревателя равны номинальному, выбираем автоматический выключатель:

Под наши параметры подходит автоматический выключатель ВА47-29 3P 32А хар - ка «В»


Рисунок №4. ВА47-29 3P 32А хар-ка «B»

---