close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Клочков Дмитрий Евгеньевич. Разработка интеллектуальной систему управления складом (овощехранилищем) с калибровкой.

код для вставки
Графическая часть проекта состоит из следующих чертежей:
1. Структурная схема овощехранилища
A3;
2. Структурная схема стенда
A3;
3. Принципиальная электрическая схема овощехранилища
A2;
4. Принципиальная электрическая схема стенда
A2;
5. Функциональная схема автоматизации овощехранилища
A2;
6. Функциональная схема автоматизации стенда
A2;
7. Математическая модель работы объекта автоматизации
A3;
8. Алгоритм работы в виде блок-схемы
A3;
9. Общий вид объекта автоматизации
A2;
10.Графики показателей эффективности и результаты апробации
математической модели
A3.
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
системы
управления складом (овощехранилищем)
Лист
8
2.2.2
Разработка функциональной схемы автоматизации стенда…….……67
2.3
Сборка и проверка аппаратного обеспечения………………….……...69
2.4
Выводы по 2 главе……………………………………………….……...70
3
РАЗРАБОТКА
ПРОГРАММНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ……………………………………..71
3.1
Разработка интеллектуальных алгоритмов работы системы………...71
3.2
Интеграция математической модели работы автоматизированной
системы в программный код……………………………………………………74
3.3
Кодирование и отладка………………………………………..……......78
3.4
Выводы по 3 главе………….………………………………………….103
4
РЕАЛИЗАЦИЯ
И
АПРОБАЦИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ…………….......................................................................................104
4.1
Установка оборудования и тестирование системы……………….....104
4.2
Анализ экономических показателей эффективности и точности
работы системы………………………………………………………………...106
4.3
Анализ точности математических моделей………………………….107
4.4
Анализ системы на устойчивость…………………………………….112
4.5
Выводы по 4 главе……………………………………………………..115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………...118
Приложение А…………………………………………………………………..119
Приложение Б…………………………………………………………………..120
Приложение В…………………………………………………………………..121
Приложение Г…………………………………………………………………..122
Приложение Д…………………………………………………………………..123
Приложение Е…………………………………………………………………..124
Приложение Ж...………………………………………………………………..125
Приложение З……………………………………………………………….…..126
Приложение И…………………………………………………………………..127
Приложение К…………………………………………………………………..128
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
7
позволяет поддерживать заданные параметры микроклимата, в нем хранится
продукция, которая наименее прихотлива к условиям хранения. Такой
продукцией
является
картофель,
капуста,
лук,
свекла.
Продукцию,
обладающую более высокими требованиями к режимам хранения, долгое
время хранить невозможно и вследствие этого необходимо закупать ее
небольшими партиями и по завышенной цене, особенно в неплодоносные
периоды.
Таким
образом,
необходимо
создание
овощехранилища
с
регулируемой заданной средой для хранения любого типа продукции на
более
длительный
срок.
Это
позволит
добиться
определенного
положительного экономического эффекта.
Основными регулируемыми параметрами в овощехранилище являются
температура хранения продукции, влажность при хранении продукции,
состав газовой среды. Перед системой автоматизации процесса хранения
овощей в овощехранилище с РГС стоит задача поддержания на заданных
значениях следующих регулируемых параметров:
- температура в овощехранилище;
- уровень влажности;
- параметры газовой среды.
Поддержание выше перечисленных параметров на заданных значениях
осуществляется изменением следующих регулирующих параметров.
Регулирование температуры в овощехранилище осуществляется путём
включения и отключения промышленной сплит-системы.
Влажность в овощехранилище регулируется изменением количества
распыленной в воздухе влаги с помощью увлажнителя и осушителя воздуха.
Состав газовой среды в овощехранилище регулируется подачей
углекислого газа через электромагнитные клапаны.
Качественному
регулированию
процесса
препятствует
наличие
возмущающих воздействий:
Возмущающие измеряемые величины:
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
12
- параметры продукции (изначальная температура продукции, масса
продукции, влажность продукции);
Возмущающие неизмеряемые параметры:
- состав газа;
Наиболее
влиятельными
возмущениями
являются
параметры
продукции, поступающей на хранение. Эти параметры не является
регулируемыми. Но их можно измерять и учитывать изменение при
регулировании.
1.2
Актуальность автоматизированной системы
Актуальность разрабатываемой автоматизированной системы состоит в
следующем. Фрукты и овощи являются очень ценными продуктами питания,
так как содержат ничем не заменимый комплекс витаминов, энзимов и
других биологически активных веществ, необходимых для поддержания
здоровья человека.
Россия занимает 11-е место в мире по производству плодоовощной
продукции и 2-е место в мире по объему производства картофеля и ежегодно
производит более 40 млн. тонн фруктов и овощей. Однако потери при
хранении этой продукции составляют более 30%. В результате в зимневесенний период более 50% фруктов и овощей поставляется из-за рубежа.
Таким образом, по этим ценным продуктам питания, необходимым для
сохранения здоровья человека, страна испытывает высокую зависимость от
импорта.
Основной причиной таких высоких потерь в нашей стране является то,
что применяется устаревшая технология обычного холодильного хранения.
Она не обеспечивает длительного сохранения продукции, а потери в
отдельных случаях достигают 40%. Кроме того, сохранившаяся часть
продукции имеет низкие пищевые качества и товарный вид. Для решения
этих
проблем
необходимо
создавать
автоматизированные
системы
управления микроклиматом для овощехранилищ. Такие системы с помощью
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
13
специально разработанного программного обеспечения управляют работой
всей системы и, в зависимости от хранящейся продукции и заданных
параметров температуры, влажности и газового состава, самостоятельно
управляют работой всего оборудования с целью создания и поддержания
оптимальных условий в овощехранилище[1].
В настоящее время различают несколько технологий хранения овощей.
Суть их приблизительно одинакова: обеспечение и поддержание на должном
уровне параметров среды, в которой хранится продукция, однако количество
поддерживаемых параметров, способы их поддержания и как следствие срок
хранения продукции при этом различаются.
Здания и сооружения для хранения плодоовощной продукции
различаются
-
по
хранилища
с
способам
создания
хранением
микроклимата
продукции
россыпью
при
хранении:
при
активном
вентилировании, а также с использованием искусственного холода;
- хранилища с тарным способом хранения и общеобменной вентиляцией, а
также с использованием искусственного холода;
- холодильники;
- овощехранилища с регулируемой газовой средой (РГС) [2].
Хранение овощей россыпью позволяет наиболее полно использовать
объём овощехранилища, однако повреждаемость продукции достаточно
высока, а контроль за состоянием продукции и извлечение поврежденных и
пораженных
болезнями
плодов
вызывает
значительные
затруднения.
Качественная вентиляция хранимой таким способом овощной продукции
предполагает отсутствие в массе остатков ботвы или мусора. При хранении
россыпью вентилирование бывает подпольным и с использованием
напольных воздухораспределительных каналов [3]. Таким образом, при
данном способе хранения регулируются такие параметры микроклимата как
температура и влажность. Данный способ, при соблюдении всех технологий
хранения овощей, позволяет сохранить, например, помидоры ранней степени
зрелости в течение 2 недель. [4]
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
14
«Примером реализации системы автоматизации микроклимата для
такого типа овощехранилища является система управления вентиляцией и
микроклиматом для овощехранилищ «VENTOGLAS™». Система управления
вентиляцией и микроклиматом VENTOGLAS™ представляет собой единый
шкаф управления, в котором сосредоточены все элементы управления. К
шкафу подключаются датчики состояния воздуха внутри и снаружи
хранилища, блоки датчиков (БД) температуры продукта, а также основные
(электроприводы клапанов, напорные и разгонные вентиляторы, обогрев
уплотнителей
клапанов)
и
дополнительные
(холодильная
машина,
увлажнитель, нагреватель, озонатор и пр.) элементы системы вентиляции и
микроклимата.
В состав шкафа управления, входят следующие модули ОВЕН:
переключатели ручного управления системой, индикаторные лампы и
сенсорный ЖК контроллер ОВЕН СПК110,МВ110-224.8А, МУ110-24-32Р,
программируемое реле ПР110-24.12Д-8Р, измеритель-регулятор ОВЕН
ТРМ1-Д.У.Р.
Блок датчиков выполнен на базе ОВЕН МВ110-224.8А. В случае
использования
в
системе
двух
блоков
датчиков
они
соединяются
последовательно.
Комплектация
одинаковой
для
шкафа
всех
управления
систем,
а
приборами
количество
ОВЕН
остальных
является
элементов
(промежуточных реле, магнитный пускательов и пускателей) определяется
для каждого конкретного хранилища при проектировании системы и
учитывает использование необходимого дополнительного оборудования.
Управление
напорными
и
разгонными
(противоконденсатными)
вентиляторами, открытием и закрытием приточных и выбросных клапанов, а
также
включение
и
отключение
дополнительного
оборудования
осуществляется модулем ОВЕН МУ110-24-32Р. Положения приточных и
выбросных клапанов определяется программным ПИД-регулятором на
основе заданных и измеренных температур.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
15
Контроль температуры и влажности воздуха внутри хранилища
осуществляется соответствующими датчиками с токовым выходом (4…20
мА). Используемые датчики для контроля температуры в канале и на улице –
ДТС125Л. Для измерения температуры продукта используются штыревые
контактные датчики ДТС025 длинной 80 см. Для измерения влажности
внутри хранилища применяется датчик с микронагревателем ВА-100МН.
Для измерения уличной влажности воздуха используется датчик ДВТ0.3. Сигналы от токовых датчиков через модули ОВЕН МВ110-8А по
интерфейсу RS-485 поступают на контроллер ОВЕН СПК110. Все показания
отображаются на ЖК панели, и после обрабатываются программой
контроллера, и на основании этих данных соответствующие команды
передаются по интерфейсу RS-485 на модуль ОВЕН МУ110-24-32Р для
управления соответствующими устройствами.
В журнале событий регистрируются все шаги программы, а также
аварийные ситуации: потеря связи с модулями МВ110, неисправности
датчиков, критические значения температур в каналах и пр. Архивирование
параметров ведется непрерывно с выбранным пользователем интервалом от 1
до 60 минут» [5].
Тарный
способ
хранения
предполагает
наличие
общеобменной
вентиляции. Приточный воздух может подаваться либо в верхнюю зону
хранилища, либо через подпольные каналы и решетки в полу. Так как
температура приточного воздуха должна быть положительной, то при
отрицательных температурах наружного воздуха используется рециркуляция.
Тарное
хранение
обеспечивает
намного
более
простой
способ
осуществления контроля за состоянием овощной продукции и своевременное
отбраковывание
некондиции.
Главными
недостатками
контейнерного
способа хранения можно назвать высокую стоимость контейнеров и
необходимость наличия дополнительных площадей для хранения пустых
контейнеров[6]. Таким образом, при данном способе хранения регулируются
такие параметры микроклимата как температура и влажность.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Данный
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
16
способ, при соблюдении всех технологий хранения овощей, позволяет
сохранить, например, помидоры ранней степени зрелости в течение 3-4
недель. [7]
Примером реализации системы автоматизации микроклимата для
такого типа овощехранилища является комплексная система управления для
овощехранилищ «Агро–7 микроклимат».
«Универсальная автоматизированная система управления «Агро–7
микроклимат» предназначена для контроля среды в овощехранилищах
контейнерного типа. Гибкое программное обеспечение комплекса позволяет
совершенствовать и внедрять новые технологии хранения, разрабатывать
современные конструкции хранилищ, получать более точные показания для
расчета стоимости хранения продукта, а также данные для научных
исследований.
Система поддержания микроклимата управляет всем необходимым
технологическим
клапанами,
отсечными
оборудованием:
струйными
клапанами
заслонками,
вентиляторами,
газовой
среды.
ЕС-вентиляторами,
калориферами,
Размещение
дозаторами,
дополнительного
оборудования: увлажнителей, озонаторов, холодильников – позволяет
увеличить срок хранения и улучшить качество продуктов.
Управлять системой можно с различных устройств от ПК до
смартфона.
В управляющую автоматизированную систему комплекса «Агро–7
микроклимат» входят сенсорный панельный контроллер ОВЕН СПК207-web,
блок управления венткамерой (ОВЕН МВУ8 или МВ110-хх), блок силовой
коммутации, блок-преобразователь для датчиков (ОВЕН МВА8 или МВ1108А).
Комплектация каждого блока определяется при проектировании
системы с набором необходимых функций для конкретного хранилища.
Широкие возможности комплекса обеспечивает контроллер ОВЕН
СПК 207 с функцией удаленного наблюдения за процессом хранения.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
17
Контроллер позволяет управлять оборудованием в нескольких независимых
секциях или нескольких хранилищах. Для каждого вида овощей и фруктов в
программе рецептов «Менеджер просмотра» создаются пользовательские
настройки параметров и режимы хранения. Можно создать специальную
программу управления распределительными каналами в зависимости от
загрузки, режима и температуры продукта. Доступ в систему управления
защищен. Каждому оператору создается собственный пароль доступа.
Управление одним или несколькими вентиляторами осуществляется
модулем ОВЕН МВУ8 с аналоговыми выходами (0…10 В). В каждой
вентстенде установлены два ЦАП (0…10 В) для управления вентиляторами и
приводами воздушных заслонок. Точность работы воздушных заслонок
определяется
программным
многочисленными
заслонками
ПИД-регулятором.
распределительных
Управление
каналов
можно
магистральном
канале
организовать с экрана оператора.
В
качестве
датчиков
температуры
в
используются термометры сопротивления типа ДТС125, для контроля
температуры продукта – прочные штыревые датчики типа ДТС с
трехпроводной схемой включения (ДТС025-50М.В3-320). Для контроля
температуры/влажности в секциях хранения или в магистралях удобно
применять сетевые датчики с интерфейсом RS-485, например, ОВЕН ПВТ10.
Сигналы от датчиков температуры через модуль МВ110-8А поступают на
СПК207, обрабатываются в программе контроллера (могут отображаться на
панели) и передаются по интерфейсу RS-485 на модуль МВУ8 или МВ110
для управления соответствующим исполнительным оборудованием.
В журнале событий регистрируются все нештатные ситуации:
неисправности датчиков, превышение пороговых значений температуры в
магистрали, в том числе факты входа в систему или гостевое посещение
через web-интерфейс. Архивирование 16 рабочих параметров ведется
непрерывно с установленным интервалом 1 час.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
18
Система «Агро–7 микроклимат» эксплуатируется в двух хранилищах
картофеля (1300 и 800 т) в Наро-Фоминском районе; в Раменском районе
после капитального ремонта хранилища (1200 т); в Тверской области в новом
ангарном хранилище фермерского хозяйства (900 т). Система может
устанавливаться как на новых, так и на уже действующих хранилищах.»[6]
Хранение овощей в регулируемой газовой среде с заданным
содержанием кислорода, углекислого газа и азота является одним из
эффективных способов хранения продукции. Регулируемая газовая среда
(РГС) - термин, отражающий процессы в стендх холодильников для овощей в
условиях, когда осуществляется контроль и регулирование температурновлажностных
и
газовых
жизнедеятельности
параметров
продукции
среды,
(дыхание)
и
образованных
путем
за
счет
искусственного
формирования и поддержания.
Меньшая поражаемость овощей в условиях модифицированной газовой
среды обусловлена сохранением их естественной устойчивости в результате
замедления
процессов
созревания
и
отмирания
клеток.
Основные
преимущества хранения овощей в регулируемой газовой среде перед
традиционным холодильным хранением состоят в следующем:
- предупреждаются «низкотемпературные» заболевания, которыми
поражаются некоторые сорта овощей;
уменьшается
-
поражаемость
овощей
физиологическими
заболеваниями;
- лучше сохраняется вкус и аромат овощей;
- потери при хранении в регулируемой газовой среде в 2 - 3 раза
меньше, чем при предыдущих способах, а сроки хранения значительно
больше благодаря более медленному созреванию и лучшему сохранению
присущей овощам устойчивости к инфекционным и физиологическим
болезням.
Таким образом, при данном способе хранения регулируются такие
параметры микроклимата как температура, влажность и показатели качества
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
19
газовой среды. Данный способ, при соблюдении всех технологий хранения
овощей, позволяет сохранить, например, помидоры ранней степени зрелости
в течение 1,5-4 месяцев[8].
Примером реализации системы автоматизации микроклимата для
такого типа овощехранилища является система автоматизированного
управления для овощехранилищ с регулируемой газовой средой «Эйркул».
«Для автоматизации хранилищ фруктов и овощей с регулируемой
газовой
средой
используются
приборы
управления
микроклиматом
голландской фирмы «VDH». Данное оборудование предназначено для
решения задач, связанных с технологией хранения, газации, переработки и
транспортировки овощной и плодово-ягодной продукции. Приборы VDH
осуществляют управление процессами на складе, контролируя температуру,
давление и влажность в составе холодильного, технологического и
климатического оборудования.
Одна из моделей универсальных контроллеров VDH FC785-PC
предназначена для создания оптимальных условий хранения плодоовощной
продукции.
Прибор
реализует
сложные
алгоритмы
поддержания
микроклимата в помещениях хранилища и позволяет минимизировать потери
продукции и сохранить ее качество. FC785-PC, являясь разработкой
голландской фирмы, широко используется в данной стране, которая является
мировым лидером в области производства, переработки и хранения овощной
продукции.
Программное управление с центрального персонального компьютера,
возможность подключения приборов VDH к сети Internet делает процесс
хранения плодоовощной продукции простым и интерактивным, дает
неограниченные возможности для дистанционного контроля овощных
хранилищ и складов, функционирующих в автономном режиме при
минимальном количестве обслуживающего персонала
Система
«Эйркул»
эксплуатируется
складским
технологическим
комплексом с регулируемой газовой средой по хранению 1500 тонн и
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
20
переработке 120 тонн/сутки овощей в г. Санкт-Петербург, складским
логистическим комплексом по хранению 6.300 тонн ассортиментной
продукции в пос. Быково, Московская обл.Система может устанавливаться
как на новых, так и на уже действующих хранилищах» [9].
Исходя из проведенного анализа, можно сделать вывод о том, что
наиболее рациональной для использования является технология хранения
овощной продукции в регулируемой газовой среде с возможностью
регулирования температуры и влажности. Однако управление климатом в
таких системах осуществляется с помощью ручного задания параметров
температуры, влажности и концентрации газа на каждом этапе сохранения
продукта. Различают три таких этапа: ввод в состояние сохранения,
поддержание состояния сохранения и вывод продукта из состояния
сохранения. Параметры, задающиеся на этих этапах, зависят от количества
сохраняемого продукта и срока его хранения. Ручной ввод этих параметров
не всегда происходит в срок и не всегда бывает верен, например в случае
быстрого снижения температуры может произойти обморожение и потери
большого количества продукта. В предлагаемой разрабатываемой системе
предлагается создание системы управления с математической моделью
микроклимата хранилища с регулируемой газовой средой с регулированием
необходимых параметров в зависимости от вида продукта, его количества и
срока его хранения. Также, для удешевления построения испытательного
стенда для разрабатываемой системы, используются микроконтроллер
Arduino UNO в качестве устройства сбора данных с подключенными к нему
датчиками. Полученная с датчиков информация передается на контроллер
ОВЕН ПЛК 110-220.30 с микроконтроллера Arduino Uno по интерфейсу RS
485.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
21
1.3 Математическое
моделирование
процесса
работы
объекта
автоматизации
1.3.1 Поиск существующих моделей микроклимата в овощехранилищах, их
описание и сравнительный анализ
Существующие математические модели микроклимата помещений
отражают основные параметры микроклимата помещений, таких как
влажность, температура, показатели качества воздуха. Однако они как
правило статические и не учитывают динамики процесса и применяются
только на этапе проектирования промышленных объектов для выбора
необходимого оборудования, в регулировании процесса они не участвуют.
Так, например, математическая модель микроклимата в здании аэровокзала в
Симферополе рассчитывалась при определенных значениях температуры,
влажности и качества воздуха. Результатом моделирования стало изменение
угла
наклона
струй
воздуха
приточной
вентиляции,
изменение
пространственного положения диффузоров и температуры воздуха на выходе
из них. Однако данная система является статической поскольку углы наклона
диффузоров невозможно изменить и в случае изменения параметров
окружающей среды система не будет способна адекватно отреагировать [5].
1.3.2 Разработка математической модели микроклимата для изготавливаемой
установки
Для
создания
математической
модели
микроклимата
для
разрабатываемого стенда с регулируемой газовой средой следует определить
исходные данные для работы системы. Такими данными будут являться вид
продукта, масса продукта, срок хранения. Исходя из этих данных
проектируемая
система
будет
регулировать
параметры
температуры,
влажности и газовой среды индивидуально для каждого продукта.
Переменными для каждого вида продукта будут являться его масса и срок
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
22
хранения (таблица 1). Моделирование будет производиться для трех типов
продукции: морковь, яблоки, виноград.
Таблица 1 - Исходные данные о продукте
№
п/п
1
2
3
Наименование продукта
Масса
продукта, кг
M
M
M
Морковь
Яблоки
Виноград
Срок хранения,
ч
t
t
t
Газовые и тепло-влажностные расчеты стенда для моделирования
работы овощехранилища с РГС выполняют в целях создания и поддержания
необходимых значений температуры и влажности, а также состава газовой
среды при хранении фруктов и овощей в соответствии с требованиями
технологии [1].
Стенд для моделирования работы овощехранилища с РГС может
работать в следующих основных четырех режимах работы:
- I режим – охлаждение плодов и овощей после загрузки их внутрь
стенда;
- II режим – создание газовой среды требуемого состава после
охлаждения продукции;
- III режим (установившийся) – поддержание процесса хранения
продуктов с соблюдением требуемого состава газов в случае охлаждения
(осенний и весенне-летний режимы хранения);
- IV режим (установившийся) – режим поддержания хранения
продуктов с поддержанием требуемого состава газов в случае если требуется
обогрев (зимний режим хранения) [2].
1.3.3 Газовые расчеты
Процесс
газового
обмена
стенда
для
моделирования
работы
овощехранилища с РГС с окружающей средой при создании в ней газовой
среды требуемого состава (II-ой режим) не является стационарным. На
следующем этапе (III-ий или IV-ый режимы) газовый обмен становится
стационарным [3].
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
23
Характер и скорость газового обмена определяется с помощью
системы уравнений для газового баланса стенда для моделирования работы
овощехранилища с РГС, которые составляются по каждому из компонентов,
входящих в газовую среду. При этом необходимо учитывать, что внутреннее
давление в стенде примерно равно внешнему и допускается некоторый
газовый обмен между газовой средой в стенде и окружающей средой.
Решение системы уравнений газового баланса камер с РГС позволило
вывести расчетные формулы, используемые при проектировании стенда для
хранения фруктов и овощей в нормальных и субнормальных газовых смесях
при естественном или искусственном формировании [5].
В практических расчетах наиболее часто используются параметры
наиболее распространенного расчетного газового режима, который можно
охарактеризовать
различными
концентрациями
углекислого
газа
и
кислорода, равными соответственно 5 и 3%. Тогда расчетные формулы
изменения концентрации кислорода принимают вид (1) и (2):
- в период формирования режима при СО2Н = 0.21 (воздух):
СО2К = 0.21 – tВ × (0.675 × Rt) / z;
(1)
- в период корректировки режима:
СО2К = СО2Н – tК × [9.8 × Rt × (СО2Н – 0.135) / z];
(2)
где СО2Н, СО2К – объемная концентрация кислорода в среде стенда (в
долях от суммарной концентрации, принимаемой за единицу) в начале и в
конце расчетного периода вывода стенда на режим или его корректировки в
процессе хранения; tВ, К – продолжительность выводы стенда на требуемый
газовый режим по кислороду или корректировки режима в период хранения,
ч.; K – коэффициент герметичности, ч-1; z – удельный объем, м3/т.
Из полученных таким образом расчетных формул газового баланса
стенда для моделирования работы овощехранилища с РГС можно определить
время выхода стенда на заданный режим tВ естественным путем, а также
время изменения концентрации кислорода в стенде в заданных пределах tК,
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
24
т. е. промежуток времени между выключением и включением оборудования
(в данном случае электромагнитные клапаны на подаче углекислого газа):
- в период формирования режима:
tВ = 1.48 × z × (0.21 – СО2К) / Rt;
(3)
- в период корректировки режима:
tК = 0.102 × z × (СО2Н – СО2К) / [Rt × (СО2Н – 0.135)].
(4)
Расчетные технологические параметры стенда в приведенных выше
формулах: удельный объем z, степень герметичности К, начальную и
требуемую (конечную) концентрации кислорода СО2Н и СО2К, ее
допустимые отклонения, температуру хранения Т и интенсивность дыхания
Rt принимают по методике, описанной в «Особенностях объемнопланировочных и технологических решений» (таблица 2) [1].
Таблица 2 - Технологические параметры стенда для выполнения газовых
расчетов
№ Наименование
п/п продукта
1
2
3
z,
см3/г
Морковь:
4
для
начала
хранения
для окончания
хранения
Яблоки:
5
для
начала
хранения
для окончания
хранения
Виноград:
6,5
для
начала
хранения
для окончания
хранения
К, 10- СО2Н,
3 -1
ч
%
СО2К,
%
Т,0С
1
20,6
5-8
1
5-8
20,6
20,6
1-5
1-5
20,6
20,6
1-5
1-5
20,6
1
0,66
Rt, 10- t, ч
3
см3/г
·ч
2,12
0,446
0,189
2
2,66
0,5
0,186
1
2,28
0,75
0,283
Необходимость определения времени создания в стенде газовой среды
требуемого состава имеет огромное практическое значение, потому что от
этого показателя зависит срок сохранности плодоовощной продукции. В
случае использования разнообразных генераторов газовых сред время
формирования газовой среды в холодильниках может уменьшиться. В данной
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
25
ситуации, при превышении максимальной для определенного вида товара
расчетного времени естественного формирования газовой среды tВ,
приходится использовать искусственное формирование газовой среды.
Расчет продолжительности изменения концентрации кислорода в
стенде в установившемся режиме хранения в заданных пределах tК позволяет
выявлять и устанавливать требуемый режим работы оборудования, которое
используется при корректировке газовой среды. В случае периода
накопления кислорода в стенде в результате естественного воздушного
обмена в допустимых пределах (± 1%) составляет 16 ч, установка,
необходимая для генерирования газовых сред сможет работать в период
корректировки режима в одну смену.
Решение уравнений газового баланса для стенда для моделирования
работы овощехранилища с РГС в случае искусственного формирования и
поддерживания газовой среды позволяет получить расчетные формулы для
определения необходимой
производительности
и параметров работы
генераторов газовых сред различного типа.
Для
генераторов
производительность
газовых
сред
проточного
см3/ч)
при
заданной
(в
типа
требуемая
продолжительности
формирования или корректировки режима в стенде определяется по
формуле:
Q = (Vc / tВ, К) × ln [(СО2Н – СО2Г) / (СО2Т – СО2Г)],
(5)
где Vc – «свободный» объем стенда, см3; tВ, К – продолжительность
работы генератора в период вывода (tВ) или корректировки (tК) газового
режима в стенде, ч; СО2Н – начальная концентрация кислорода в стенде, %;
СО2Т – заданная требуемая концентрация кислорода в стенде, %; СО2Г –
концентрация кислорода в среде, подаваемой из генератора, % [2].
«Свободный» объем стенда находят по формуле:
Vc = a × Vп,
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(6)
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
26
где а – коэффициент, принимаемый по таблице 3 в зависимости от вида
продукции и значения удельного объема, приходящегося на 1 г емкости
стенда; Vп – внутренний строительный объем стенда, см3.
Таблица 3 - Коэффициент, принимаемый в зависимости от вида продукции и
значения удельного объема, приходящегося на 1 г емкости стенда
Коэффициент а при значениях z, см3/г
Фрукты и овощи 3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
Яблоки
0.437 0.568 0.658 0.721 0.762 0.790
Виноград
0.516 0.638 0.710 0.758 0.793 0.818
Морковь
0.546 0.660 0.728 0.773 0.805 0.830
Принимая во внимание то что внутренний объем стенда составляет
Vп=3000 см3 и принимая время выхода в режим tВ = 0,25 ч. рассчитывается
производительность проточного газового генератора. Результаты расчетов
занесены в таблицу 4.
Таблица 4 - Результаты расчетов производительности проточного газового
генератора
№
п/п
1
2
3
Наименование
продукта
Яблоки
Виноград
Морковь
Коэффициент
а
0,658
0,793
0,66
Vc, см3
Q, см3/ч
1974
2379
1980
16741
20176
10369
Изменение концентрации кислорода в стенде при работе установок
проточного генератора определяют по формуле:
СО2Т = СО2Г + е
Таким
образом
- ( Q / Vc )× t
итогом
× ( СО2Н – СО2Г ) .
расчета
стали
модели
(7)
регулирования
концентрации газовой среды в течении срока хранения, где изменяемым
параметром является срок хранения:
для яблок:
СО2Т = 0,03 + 0,18  е- 18,48× t ;
(8)
для винограда:
СО2Т = 0,03 + 0,18  е- 20,48× t ;
(9)
для моркови:
СО2Т = 0,03 + 0,18  е- 15,23× t .
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(10)
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
27
Учитывая, что требуемая для хранения концентрация кислорода в
стенде составляет: для моркови 5-8%, для яблок и винограда 1-3% можно
заметить, что использование газовых генераторов позволяет быстро выйти на
режим хранения, тем самым значительно увеличивая срок годности
продукции.
Однако
газовая
среда
-
не
единственный
фактор,
обеспечивающий сохранность продукции.
1.3.4 Тепловые расчеты
Тепловой расчет стенда для моделирования работы овощехранилища с
РГС, по которому рассчитываются требуемая производительность холода
выполняется по разработанной для стенда с функцией обычного хранения
фруктов и овощей методике. Также при этом следует учесть набор
особенностей, которые связаны с условиями использования камер с РГС и
наличием дополнительного оборудования для поддержания в них требуемых
газовых режимов.
Необходимые тепловые нагрузки для стенда с РГС рассчитываются по
методике как и для обычных овощехранилищ, из уравнений теплового
баланса,
характеризующих
общее поступление
теплоты
в
стенд
и
интенсивность ее отвода воздухоохладителями в требуемом режиме работы
стенда.
В
общем
случае
количество
теплоты,
подлежащей
отводу
воздухоохладителями стенда, определяется уравнением:
Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4,
где
Q0
–
количество
(11)
теплоты,
подлежащей
отводу
воздухоохладителями стенда, Дж; Q1 – теплоприток через ограждающие
конструкции, Дж; Q2 – теплота, отводимая от продукции, Дж; Q3 –
эксплуатационный теплоприток, Дж; Q4 – теплоприток, связанный с
искусственным увлажнением газовой среды в стенде, Дж.
Отрицательное значение величины Q0, которое может быть рассчитано
в случае расчета зимнего режима работы стенда, который указывает на
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
28
потребность применения обогрева и определяет применяемую мощность
отопительных устройств [3].
Теплоприток через ограждающие конструкции стенда:
Q1 = ƩQ1’,
(12)
где Q1’ – теплоприток через стены, перегородки и покрытие стенда,
через полы, Дж.
Этот
теплоприток
в
включает
теплопритоки,
которые
охарактеризовываются разностью температур окружающего воздуха и
внутри модели стенда.
Q1’ =Fн*(tн-tпм)*Кн,
где
Q1’ –
(13)
теплоприток,
обусловленный
разностью
температур
окружающего воздуха и помещения, Дж; Fн – площадь поверхности
ограждения, м2; tн – температура воздуха с наружной стороны ограждения,
определяемая расчетом в зависимости от типа ограждения, ºC; tпм –
температура
воздуха
в
помещении,
принимаемая
по
нормативным
документам, ºC; Кн – коэффициент теплопередачи, кВт/(м2К).
Результаты расчетов и сводные данные сводим в таблицу 5.
Таблица 5 – Теплопритоки через ограждения
Ограждения
tпм,
ºC
Размер, м
L
B
H
F, м2
tн,º
C
Кн,
Вт/м2*К
Q1’,Дж
Q1, Дж
591,8
ПВХ, левая стена
1
0,36
-
0,1
0,036
20
0,19
129,9
ПВХ, правая стена
1
0,36
-
0,1
0,036
20
0,19
129,9
ПВХ, перед. стена
1
0,1
-
0,1
0,01
20
0,19
36,1
ПВХ, задняя стена
1
0,1
-
0,1
0,01
20
0,19
36,1
ПВХ, пол
1
0,36
-
0,1
0,036
20
0,19
129,9
ПВХ, потолок
1
0,36
-
0,1
0,036
20
0,19
129,9
Теплота, отводимая от продукции:
Q2 = Q2’ + Q2’’,
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(14)
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
29
где Q2’ – теплота, аккумулированная фруктами и овощами и отводимая
при охлаждении продукции, Дж; Q2’’ – теплота, выделяемая фруктами и
овощами в процессе дыхания, Дж.
Значения Q2’ определяют только по I-ому режиму работы стенда, Q2’’
– по I-ому, III-ему и IV-ому режимам.
В режиме охлаждения продукции (I-ый режим) составляющие
тепловыделений Q2 подсчитывают по методике, принятой для обычных
стенда хранения фруктов и овощей.
Q2’=M*спр* (tнач-tконеч)/t,
(15)
где М – масса загружаемого продукта, кг; cпр - удельная теплоемкость
продукта, кДж/(кг·К); t – время охлаждения, ч; tнач – начальная температура
продукта, 0С; tконеч - конечная температура продукта, 0С.
В режиме хранения (III-ий и IV-ый режимы) при поддержании
оптимального состава газовой среды наблюдается снижение интенсивности
дыхания плодов по сравнению с интенсивностью дыхания при хранении в
обычной атмосфере. Данное обстоятельство необходимо учитывать при
расчете значения Q2’’, которое для стенда с РГС получают используя
следующее выражение [4]:
Q2’’=M*q,
(16)
М – масса загружаемого продукта, кг; q - удельная теплота
биохимического процесса, Дж/кг.
Расчет теплоты, отводимой от продукции представлен в таблице 6. Для
проведения
расчета
принимаются
следующие
условия:
начальная
температура продукта – 200С, масса загружаемого продукта – 1 кг, время
охлаждения 1 час.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
30
Таблица 6 - Расчет теплоты, отводимой от продукции
Наименование
продукции
cпр,
Дж/(кг·К)
tнач,
0
С
tконеч, М,
0
С
кг
q,
t, с
Дж/кг.
Яблоки
Виноград
Морковь
3720
3850
3890
20
20
20
2
1
1
0,078
0,032
0,019
1
1
1
Q2’,
Дж
3600 18,6
3600 20,32
3600 20,53
Q2’’,
Дж
Q2,
Дж
0,078
0,032
0,019
18,7
20,35
20,55
Общий закон для расчета тепла отводимого от продукции выглядит
следующим образом:
для яблок: Q2=М*(1,033tнач -1,088);
(17)
для винограда: Q2=M* (1,069tнач-1,037);
(18)
для моркови: Q2=M* (1,08tнач-1,061).
(19)
Эксплуатационный теплоприток:
Q3 = Q3’ + Q3’’ + Q3’’’+ Q3’’’’ ,
(20)
где Q3’ – тепловыделения людей, работающих в стенде, Вт; Q3’’ –
теплопритоки, связанные с открыванием дверей, Вт; Q3’’’ – теплопритоки от
освещения, Вт; Q3’’’’ – теплопритоки от работающих вентиляторов
воздухоохладителей, Вт [5].
Для стенда для моделирования работы овощехранилища с РГС первые
три составляющие эксплуатационных теплопритоков можно не учитывать изза их незначительности, недолговременности действия и несовпадения с
максимумом основных теплопритоков. Также в них не проводят каких то
грузовых операций. Вследствие этого нет необходимости в длительном
пребывании в стенде людей, открывании дверей и работе ламп. Во время
хранения продуктов работники или обслуживающий персонал входит в
камеру периодически через дверь только на недолгое время для получения
образцов плодов для анализа и для контроля за состоянием инженерного
оборудования. Также в данной модели стенда хранения с РГС предусмотрено
охлаждение стенда с помощью водяной рубашки с ледяной водой. Это
позволяет не проводить расчет эксплуатационных теплопритоков [6].
Теплоприток, связанный с искусственным увлажнением газовой среды
в стенде, Q4 не учитывают, так как для увлажнения газовой среды
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
31
применяют тонко распыливаемую воду и из-за незначительной величины ее
энергии теплоприток Q4 принимают равным нулю.
На основании вышеизложенного уравнения тепловых балансов для
соответствующих расчетных режимов работы стенда с РГС, определяющих
производительность и
параметры
работы
холодильной
установки
и
отопительных устройств, принимают вид:
I-ый режим – охлаждение продукции в стенде:
Q0 = Q1 + Q2.
(21)
Для каждого вида продукции получаются следующие выражения:
для яблок: Q0=0,6+М*(1,033tнач -1,088);
(22)
для винограда: Q0=0,6+M* (1,069tнач-1,037);
(23)
для моркови: Q0=0,6+M* (1,08tнач-1,061).
(24)
III-ий режим – поддержание (корректировка) газового состава в стенде
при хранении продукции в весенне-летний период:
Q0 = Q1 + 0.5 × Q2 + Q3 + Q4.
(25)
Для каждого вида продукции получаются следующие выражения:
для яблок: Q0=591+М*(0,5165tнач -0,544);
(26)
для винограда: Q0=591+M* (0,5345tнач-0,5185);
(27)
для моркови: Q0=591+M* (0,54tнач-0,5305).
(28)
IV-ый режим – поддержание (корректировка) газового состава в стенде
при хранении продукции в зимний период:
Q0 = Q1 + 0.5 × Q2 + Q3 + 0.5 × Q4.
(29)
Для каждого вида продукции получаются следующие выражения:
для яблок: Q0=591+М*(0,5165tнач -0,544);
(30)
для винограда: Q0=591+M* (0,5345tнач-0,5185);
(31)
для моркови: Q0=591+M* (0,54tнач-0,5305).
(32)
Значения Q1 и Q3 в первых двух режимах определяют по расчетной
летней температуре наружного воздуха, а в последнем – по расчетной зимней
температуре [7].
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
32
Приведенные уравнения тепловых балансов, составляются отдельно
для каждой стенда с РГС и используются затем при расчете и подборе
охлаждающего оборудования по методике, принятой для камер обычного
холодильного хранения фруктов овощей.
Для определения времени работы насоса по перекачиванию ледяной
воды для охлаждения стенда принимается следующее: вокруг стенок стенда
установлены резиновые охлаждающие трубки, в которых перекачивается
ледяная вода. Температура данного хладагента составляет 1
0
С для
предотвращения переохлаждения продукта.
Для
вывода
стенда
и
режима
хранения
используется
лампа
накаливания, мощностью 75 Вт.
Для расчета времени охлаждения используется формула:
T ( t ) = Tохл + ( Tнач − Tохл )  e
−
a S
t
( m1c1 + m2 c2 )
,
(33)
где t – время охлаждения, ч, m1, m2 – масса стенда и продукта
соответственно, кг, с1, с2 –теплоемкость стенда и загружаемого продукта
соответственно, Дж/кг*0С, а – коэффициент теплопередачи, S – площадь
соприкосновения стенда с охладителем, м2, Тохл – температура хладагента, 0С,
Тнач – температура перед началом процесса охлаждения или нагрева в
зависимости от режима работы стенда, 0С.
Для расчета продолжительности работы и останова насоса и
продолжительности включения лампы накаливания были разработаны
следующие математические модели температуры от времени:
для выхода стенда в рабочий режим:
T ( t ) =1+(Tнач -1)×e
-
0,017
×t
0,5+m2 ×c2
;
(34)
нагрев стенда до верхнего предела температуры 2 0С от окружающей
среды во время простоя насоса:
T ( t ) =2-1×e
Изм. Лист
№ докум.
-
0,017
×t
0,5+m 2 ×c2
Подпись Дата
;
(35)
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
33
работа охлаждающего насоса в режиме хранения:
T ( t ) =1+e
-
0,017
×t
0,5+m 2 ×c2
;
(36)
работа нагревателя для вывода продукции из режима хранения:
t=
(0,5+c2 ×m2 )×(1-Tкон )
.
71,25
(37)
Таким образом, в случае с температурой хранения изменяться будет
только удельная теплоемкость продукта, начальная конечная температура.
Удельная теплоемкость выбранных продуктов находится в пределах от 3,6 –
3,85 Дж/кг*0С, что дает незначительное изменение кривой температуры для
каждого вида продукции.
1.3.5 Влажностные расчеты
Поддержание требуемой относительной влажности газовой среды в
стенде для моделирования работы овощехранилища с РГС является
ключевым моментом по сравнению с стендами обычного хранения фруктов
овощей. Это объясняется герметично закрытой камерой, в которой
отсутствуют внешние притоки влаги и на относительную влажность
внутренней газовой среды оказывают влияние два фактора: выделение влаги
из
плодов
и
конденсация
влаги
на
охлаждающей
поверхности
воздухоохладителей. Уровень интенсивности двух этих взаимосвязанных
процессов определяет установившийся уровень равновесной относительной
влажности газовой среды в стенде с РГС. Поэтому в случае неправильно
спроектированной системы
охлаждения,
которая
обладает
высокой
осушающей способностью, и отсутствием искусственного увлажнения
газовой среды фрукты и овощи, хранящиеся в стенде РГС, будут вянуть
намного быстрее, чем при тех же условиях в обычном стенде [9].
С учетом того, что отсутствуют какие-либо источники влажности
кроме самой плодоовощной продукции, а также с учетом большую
продолжительность
Изм. Лист
№ докум.
ее
хранения,
Подпись Дата
требуемый
уровень
относительной
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
34
влажности газовой среды в стендах с РГС чаще всего принимается выше, чем
в обычных холодильных стендах хранения фруктов и овощей. Значения этого
уровня чаще всего находятся, в пределах 90 – 95%, что не является
нарушением режима хранения продукции, так как измененный по сравнению
с воздухом состав атмосферы в стенде с РГС останавливает развитие
плесеней и грибных гнилей.
Однако, слишком высокое содержание влаги в стенде с РГС (более
95%) увеличивает возможность появления различных физиологических
нарушений в плодах, таких как изменение вкуса, размягчение, потемнение
сердцевины и др. Существует риск конденсации влаги на поверхности
продукции, из-за чего может измениться их цвет, появиться «ожог» и пр. Изза повышенного содержания в атмосфере стенда углекислый газ может
абсорбироваться капельной влагой и оказывать вредное воздействие на
плоды [10].
Вопрос о типе влажностной обработки газовой среды в стендх с РГС и
необходимости применения искусственного увлажнения решается на основе
анализа влажностных балансов. Влажностные балансы следует составлять
отдельно для каждой стенда с учетом ее основных расчетных режимов ее
paботы. Определяющим режимом является установившийся режим хранения
продукции в теплое время года при охлаждении стенда (III-ий режим) [11].
В
этом
случае
воздухоохладителями,
количество
определяется
влаги
общим
(в
кг/ч),
уравнением
отводимой
влажностного
баланса:
М0 = М1 + М2 + М3 + М4 + М5 + М6,
(39)
где М1 – влагоприток, вызванный диффузией водяных паров через
ограждения, кг; М2 – влаговыделение от продуктов, кг; М3 – влагоприток,
обусловленный обменом газовой среды стенда с наружным воздухом через
неплотности в ограждениях, гидроклапан и установку регулирования газовой
среды,
кг;
М4
–
эксплуатационный
влагоприток,
включающий
влаговыделение людьми, которые находятся в стенде М4’ и влагоприток при
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
35
воздухообмене во время открывания дверей М4’’, кг; М5 – влагоприток от
увлажняющей установки, кг, М6 – влагоприток от установки регулирования
газовой среды, кг.
В связи с герметичностью ограждающих конструкций и специфичными
условиями эксплуатации камер с РГС составляющие общего уравнения
влажностного баланса М1, М3 и М4 сравнительно малы и их можно не
учитывать. Также так как охладительная установка находится за пределами
стенда, параметром М0 можно пренебречь [12].
Тогда количество влаги (в кг), требуемое для увлажнения газовой
среды в стенде:
М5 = – М2 – М6.
(40)
Влаговыделение от хранимых продуктов М2 (в кг) определяют по
формуле:
М2 = М × qw / 1000,
(41)
где М – масса хранимых в стенде продуктов, т; qw – среднее
влаговыделение 1 кг продуктов в час в расчетном режиме, мг/(кг×ч),
принимают
по
соответствующим
нормам технологического
проектирования и справочным материалам [13].
Расчет влаговыделения от продукции представлен в таблице 7.
Таблица 7 - Расчет влаговыделения от продукции
Наименовании
продукции
Масса
продукции, кг
Морковь
Яблоки
Виноград
М
М
М
Среднее
Влаговыделение
влаговыделение 1 от
хранимых
кг продуктов в продуктов М2 (в
час, г/(кг×ч)
г/ч)
0,00168
М2 = 0,00168*М
0,0012
М2 = 0,0012*М
0,00125
М2 =0,00125*М
Приток влаги, создаваемый от установки регулирования газовой среды
(в кг) определяют по формуле:
М6 = V × φ,
(42)
где V – свободный объем холодильной стенда, м3; φ – влажность
подаваемой газовой смеси, г/см3.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
36
Расчет влаговыделения от установки регулирования газовой среды
представлен в таблице 8.
Таблица 8 - Расчет влаговыделения от установки регулирования газовой
среды
№
п/п
1
2
3
Наименование
продукта
Яблоки
Виноград
Морковь
V, см3
φ, г/м3
М6, г
1974
2379
1980
8,66
8,66
8,66
0,017
0,0206
0,017
Приток влаги М5 рассчитывается для каждого продукта. Для
построения необходимых характеристик примем массу продукта М=1кг,
приток влаги от установки регулирования газовой среды рассчитывается за 5
минут работы, что составляет время выхода установки на номинальный
режим [14]. Таким образом для различных типов продукции получатся
следующие значения притока влаги:
для яблок: М5 = – 0,0182;
(43)
для моркови: М5 = – 0,01868;
(44)
для винограда: М5 = – 0,01825.
(45)
Для расчета требуемой подачи воды при требуемом уровне влажности
используется следующая формула:
Мп =
  н  Vв
-М5,
100
(46)
где Мп – количество воды необходимое для создания требуемого
уровня влажности (г), Vв – свободный объем стенда (см3), φ – требуемый
уровень влажности в стенде (%), ρн – плотность насыщенного водяного пара
при температуре хранения, (г/см3), М5 – существующий влагоприток в
стенде (г) [15].
Расчет требуемой подачи воды при требуемом уровне влажности
представлен в таблице 9.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
37
Таблица 9 - Расчет требуемой подачи воды при требуемом уровне влажности
Наименование
продукции
Vв, см3
φ, %
ρ,
Яблоки
Морковь
Виноград
1974
2379
1980
87,5
92,5
87,5
0,0056
0,0052
0,0052
г/см3
М5, г
Мп, г
-0,0182
-0,01868
-0,01825
9,69
11,46
9,03
Данное количество воды необходимо для поддержания требуемого
уровня влажности в процессе хранения данных видов продукции. Для того
чтобы не создавать конденсат на поверхности продукции данное количество
воды необходимо распылять в течении времени необходимого для испарения
влаги и насыщения воздуха. Данное время можно найти с помощью
следующей формулы:
t=Мп/s*A*(Ps - Pd);
(47)
где Мп – количество влаги во время всего периода работы установки
(г), s – коэффициент испарения (г/мбар*м2*ч), А – площадь поверхности
воды, м2, Ps – давление насыщенного пара при температуре воды (мбар), Pd –
парциальное давление пара при параметрах воздуха, (мбар), t – время
испарения (ч).
Для расчета вводятся следующие граничные условия: площадь
поверхности воды составляет А= 0,0001 м2 для предотвращения контакта с
продукцией, коэффициент испарения s=5
г/мбар*м2*ч для испарения в
нормальном режиме, давление насыщенного пара при температуре воды 15
0
C Ps=13,63 мбар, парциальное давление пара при нормальных параметрах
воздуха Pd = 8,66 мбар [16].
Расчет времени испарения воды приведен в таблице 10.
Таблица 10 - Расчет времени испарения воды
Наименование
продукции
Яблоки
Морковь
Виноград
Изм. Лист
№ докум.
Мп, г
А, м2
Ps, мбар
9,69
11,46
9,03
0,0001
0,0001
0,0001
13,63
13,63
13,63
Подпись Дата
Pd,
мбар
8,66
8,66
8,66
s,
г/мбар*м2*ч
5
5
5
t, ч
38,99
46,1
36,3
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
38
Таким образом, в результате проведения данных расчетов можно
вывести закон изменения уровня влажности в зависимости от вида
продукции, ее массы и времени хранения продукции:
1.4
для яблок: φя=8,61+0,011М*t;
(48)
для моркови: φм=7,55+0,014М*t;
(49)
для винограда φв=8,56+0,012М*t.
(50)
Выводы по 1 главе
В ходе выполнения данного курсового проекта были достигнуты
следующие результаты:
- было описано овощехранилище как объект автоматизации,
- было произведено описание актуальности выполняемой работы и
сравнительный
анализ
других
подобных
систем
автоматизации
овощехранилищ,
-
были
произведено
математическое
моделирование
процесса
изменения основных параметров микроклимата (температура, влажность,
качество воздуха) внутри стенда, предназначенного для моделирования
работы овощехранилища с РГС при хранении определенных видов плодовоовощной продукции.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
39
В состав овощехранилища входят следующие основные технологические
установки и системы:
-
Сплит-система;
-
Системы мониторинга климатических условий в помещении;
-
Блоки питания для систем мониторинга и контроля;
-
Датчики температуры, влажности;
-
Пульт управления оператора;
-
Насос;
-
Управляющий контроллер.
2.1.1 Разработка структурной схемы системы управления микроклиматом
овощехранилища
Для
проектирования
системы
управления
микроклиматом
в
овощехранилище создаем структурную схему (рисунок 2) данной системы
управления.
В состав разрабатываемой системы входят:
1) ПЛК 110-30. – 1шт.
2) АРМ – автоматизированное рабочее место (оператор с ЭВМ) – 1шт.
3) Интерфейс Ethernet – 1шт.
4) Промышленный датчик (преобразователь) влажности и температуры
воздуха ОВЕН ПВТ100 – 8шт.
5) Интерфейс RS-485 – 8шт.
6) Магнитный пускатель ПМ 12– 3шт.
7) Шаровые краны BELIMO – 3шт.
8) Промышленная сплит-система АРИАДА KMS-335N – 1шт.
9) Промышленный вакуумный насос DVP LC.12 – 1шт.
10) Промышленный увлажнитель воздуха Вдох-Нова-1800-КУ - 1шт.
11) Преобразователь интерфейса «токовая петля»/RS-485 ОВЕН АС2М – 3шт.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
41
12) Датчики давления общепромышленныe ПД100-ДИ модели 171 –
3шт.
13) Тепловая пушка Тепломаш КЭВ-20Т20Е – 1шт.
14) Промышленный осушитель воздуха Master DH 721 – 1шт.
Принцип работы системы состоит в следующем: контроллер ПЛК 11030 получает данные по интерфейсу RS-485 о температуре, влажности и
давлении газов с датчиков влажности и температуры воздуха ОВЕН ПВТ100
и датчиков давления ПД100-ДИ модели 171 и передает их на АРМ по
Ethernet интерфейсу. На АРМ установлена SCADA-система TraceMode. С
помощью нее оператор контролирует технологический процесс и задает
исходные данные для работы системы: вид продукции, ее количество и срок
хранения. С помощью заданной математической модели и информации,
полученной с датчиков, система посылает информацию на контроллер, а
затем контроллер посылает управляющие сигналы на исполнительные
устройства: на шаровые краны BELIMO, магнитные пускатели ПМ 12 через
дискретные
выходы,
на
сплит-систему
АРИАДА
KMS-335N
и
промышленного увлажнителя воздуха Вдох-Нова-1800-КУ по RS-485.
Магнитные пускатели коммутируют цепи включения
промышленного
вакуумного насоса DVP LC.12, тепловой пушки Тепломаш КЭВ-20Т20Е и
процесс хранения начинается. Для регулирования температуры используется
сплит-система АРИАДА KMS-335N и тепловая пушка Тепломаш КЭВ20Т20Е. Для регулирования влажности используется промышленный
увлажнитель воздуха Вдох-Нова-1800-КУ и промышленный осушитель
воздуха Master DH 721. Для регулирования газовой среды используется
промышленный вакуумный насос DVP LC.12 для откачки воздуха и шаровые
краны BELIMO для подачи газов. Регулировка температуры и влажности
производится на основании заложенной математической модели и показаний
датчиков по ПИД-закону, регулировка состава газовой среды производится
на основании математической модели.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
42
Рисунок 2 – Структурная схема овощехранилища
2.1.2 Описание используемого оборудования
Контроллер ПЛК110 (рисунок 3) предназначен для создания систем
автоматизированного
управления
технологическим
оборудованием
в
энергетике, на транспорте, в т.ч. железнодорожном, в различных областях
промышленности, жилищно-коммунального и сельского хозяйства. Логика
работы ПЛК110 определяется потребителем в процессе программирования
контроллера. Программирование осуществляется с помощью программного
обеспечения
CoDeSys
2.3.
При
этом
поддерживаются
все
языки
программирования, указанные в МЭК 61131-3.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
43
Рисунок 3 – Внешний вид контроллера ПЛК 110-30
«Контроллер ПЛК110 может быть использован как:
−
специализированное
устройство
управления
выделенным
локализованным объектом;
− устройство мониторинга локализованного объекта в составе
комплексной информационной сети;
− специализированное устройство управления и мониторинга группой
локализованных объектов в составе комплексной информационной сети.
Контроллер ПЛК110 эксплуатируется при следующих условиях:
−
закрытые
взрывобезопасные
помещения
или
шкафы
электрооборудования без агрессивных паров и газов;
− температура окружающего воздуха от минус 10 до +50 °С;
− верхний предел относительной влажности воздуха: 80 % при +25°С;
− атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа;
− высота над уровнем моря не более 2000 м;
− допустимая степень загрязнения 1 (несущественные загрязнения или
наличие только сухих непроводящих загрязнений).»[9]
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
44
Технические характеристики контроллера представлены в таблице 11.
Таблица 11 - Технические характеристики ПЛК серии 110.
Наименование параметра
Контроллер / Характеристика
Габаритные размеры
Значение
ПЛК110-30
140х110х73 мм
Степень защиты корпуса
IP20 со стороны передней панели, IP00 со
стороны клемм
от минус 10 до + 55 °С
Температура эксплуатации
Светодиодная
индикация
передней панели
Масса, не более
на
ПЛК110-220.Х.Х-Х
ПЛК110-220.Х.Х-Х, не более
Параметры встроенного источника
питания:
Количество дискретных входов
- из них быстродействующих
Тип подключаемых устройств
Напряжение питания дискретных
входов
Состояние входов, состояние выходов, режим
работы, наличие связи, заряд встроенной батареи
0,6 кг
От 100 до 240 В переменного тока (номинальное
220 В)
30 ВА
Выходное напряжение 24±3 В, ток не более 620
мА
18
2
коммутационные устройства (контакты кнопок,
выключателей, герконов, реле и т.п.);
датчики, имеющие на выходе транзистор n-pn или p-n-p-типа с открытым коллектором;
дискретные сигналы 24±3 В
24 ± 3 В
Напряжение «логического нуля»
Максимальный ток «логического
нуля»
минус 3…5 В
1,5 мА
Напряжение «логической единицы»
Максимальный ток «логической
единицы»
15…30 В
4…9 мА
Гальваническая
дискретных выходов
Индивидуальная или групповая (часть выходов
собраны в группы по 2 или 4 шт. и имеют общую
клемму)
1500 В от схемы прибора;
500 В между выходами (или группами выходов)
развязка
Электрическая прочность изоляции
RS-485
Ethernet 100 Base-T
2(1 – для ПЛК110-32)
1
Среда программирования
Интерфейсы для связи со средой
программирования CODESYS
CODESYS v2.3
RS-232 Debug;
USB Device;
Ethernet
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
45
Используемый
контроллер
подключается
к
АРМ
посредством
интерфейса Ethernet и связывается со SCADA – системой TraseMode по
протоколу
Modbus
TCP.
К
контроллеру
по
интерфейсу
RS-485
подключаются датчики температуры и влажности по протоколу Modbus
RTU. К дискретным выходам контроллера подключаются исполнительные
устройства: магнитные пускатели ПМ 12 и шаровые краны BELIMO.
«Промышленный датчик влажности и температуры ОВЕН ПВТ100
(рисунок 4). предназначен для непрерывного преобразования относительной
влажности и температуры неагрессивного газа в два унифицированных
выходных сигнала 4…20 мА и передачи измеренных значений по интерфейсу
RS-485 (Modbus RTU). Преобразователи ОВЕН ПВТ100 применяются для
измерения параметров воздуха в каналах приточной вентиляции, стендх
сушках древесины, коптильных, расстоечных и холодильных стендх,
овощехранилищах и прочих производственных помещениях, в том числе с
тяжелыми условиями эксплуатации (высокая температура).
Датчик
эксплуатируется
при
следующих
условиях:
закрытые
взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов с температурой
окружающего воздуха: -40…+80 (+120) °С и атмосферным давлением – от 84
до 106,7 кПа.»[9]
Технические характеристики датчика приведены в таблице 12.
Рисунок 4 - Промышленный датчик (преобразователь) влажности и
температуры воздуха ОВЕН ПВТ100
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
46
Таблица 12 – Технические характеристики датчика влажности и температуры
воздуха ОВЕН ПВТ100.
Характеристика
Диапазон
измерений
относительной
влажности RH
Диапазон
измерений
температуры
окружающего воздуха
Степень пылевлагозащиты
Температура измеряемой среды:
- общепромышленное исполнение
- высокотемпературное исполнение
Значение
0…100 %RH
Поддерживаемые
протоколы
RS-485 (протокол Modbus
скорость 1200…57600 бит/с
интерфейсы
и
-40…+80 (+120) °С
IP65
-40…+80 °С
-40…+120 °С
RTU),
Используемый датчик влажности и температуры воздуха ОВЕН
ПВТ100 подключается к контроллеру по интерфейсу RS-485 по протоколу
Modbus RTU.
Магнитные пускатели серии ПМ12 (рисунок 5) предназначены для
применения в качестве коммутационных аппаратов в схемах управления
электроприводами, главным образом для применения в стационарных
установках, для дистанционного пуска непосредственным подключением к
сети,
остановки
и
реверсирования
электродвигателей
с
короткозамкнутым
трехфазных
ротором
асинхронных
и
других
электроприемников в электроустановках напряжением до 660 В переменного
тока частотой 50 и 60 Гц.
Рисунок 5 – Магнитный пускатель ПМ 12
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
47
Технические характеристики магнитный пускателя:
Количество полюсов: 3.
Номинальный ток In (А): 10.
Напряжение катушки управления (В): 220.
Род тока катушки управления: AC Переменный, постоянный.
Количество вспомогательных замыкающих контактов: 1.
Номинальный рабочий ток Ie (А) для AC3, V=380-400AC: 10.
Количество главных замыкающих контактов: 3.
Используемые магнитный пускатели подключаются к дискретным
выходам контроллера.
Шаровые регулирующие краны и приводы BELIMO (рисунок 6)
используются
в
качестве
исполнительных
механизмов
в
системах
автоматического регулирования и управления технологическими процессами
путем изменения расхода теплоносителя или хладоагента. Наиболее широко
применяются в системах вентиляции, кондиционирования и отопления.
Рисунок 6 - Шаровый кран BELIMO
Отличительной чертой регулирующих кранов BELIMO является
равнопроцентная
характеристика,
которая
обеспечивает
линейную
взаимосвязь между выходом содержимого и положением открытия крана
благодаря наличию специального корректирующего диска. В дополнение ко
всему, краны BELIMO значительно выигрывают по цене, по сравнению с
традиционными
седельными
клапанами,
имеющими
идентичную
равнопроцентную характеристику. Использование шаровых регулирующих
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
48
кранов совместно с ПИД регуляторами ОВЕН дает максимальную точность
при поддержании температуры.
Регулирующий
клапан
управляется
при
помощи
поворотного
электропривода. Поворотные электроприводы управляются стандартным
сигналом 0…10 В или по 3-позиционной схеме и поворачивают шар внутри
крана – регулирующее устройство – в открытое положение согласно
управляющему сигналу. Кран открывается в направлении против часовой
стрелки и закрывается по часовой стрелке. Технические характеристики
крана приведены в таблице 13.
Таблица 13 – Технические характеристики шарового крана BELIMO.
Наименование
параметра
Значение
Проходное сечение Тип
крана
управления
/ крутящий момент
Напряжение
питания
DN15…25 / 5Нм
Открыто / закрыто
3-х позиционное
24 В
Плавное
регулирование
0…10 В
230 В
24 В
Используемые шаровые краны BELIMO подключаются к дискретным
выходам контроллера.
«Среднетемпературная сплит-система Ариада KMS 35N (рисунок 7) —
холодильное
оборудование
производительностью
6000
куб.
м/ч,
рассчитанное на стенда объемом от 95 до 175 куб. м. Система требует
подключения к электросети с напряжением 380 В. Модель обладает высокой
функциональностью и безопасностью.»[9]
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
49
Рисунок 7 - Промышленная сплит-система АРИАДА KMS-335N
Ариада KMS 335N оснащена «зимним комплектом», поэтому
допускается ее установка на улице для эксплуатации при температурах до -10
°С.
К
вспомогательным
аппаратам,
способствующим
повышению
экономичности и надежности работы машины, относятся: ресивер, фильтр,
теплообменник,
осушитель.
электродвигателем.
В
Машина
качестве
приводится
пускового
устройства
в
действие
используется
магнитный пускатель. Имеет автоматическое регулирование температуры и
систему автоматической оттайки.
В зависимости от внешней температуры и требуемой внутренней
температуры сплит-система Ариада KMS 335N обеспечивает температуру -5
°С в стенде 151 куб. м. при внешней температуре +20 °С.
Используемая сплит-система Ариада KMS 335N подключается к
контроллеру ПЛК 110-32 по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus
TCP/IP.
Вакуумный
насос DVP
LC.12
(рисунок 8) предназначен
для
откачивания воздуха из холодильной стенда для дальнейшего создания в ней
необходимой концентрации газов для поддержания необходимых параметров
газовой среды.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
50
Рисунок 8 - Промышленный вакуумный насос DVP LC.12
Технические характеристики данного насоса приведены в таблице 14.
Таблица 14 – Технические характеристики вакуумного насоса.
Наименование параметра
Значение
Название
DVP LC.12
Диапазон
Низкого и среднего вакуума
Двигатель
Трехфазный
Мощность двигателя
0,45 кВт
Частота вращения
2800 об/мин
Скорость откачки
12 м3/ч
Габаритные размеры
350х180х160 мм
Вес
14 кг
Используемые
промышленные
вакуумные
насосы
DVP
LC.12
коммутируются с помощью твердотельных реле HD-8044.ZA2.
Промышленный увлажнитель воздуха Вдох-Нова-1800-КУ (рисунок 9)
– устройство, используемое для регулирования влажности в стенде хранения
овощей. Различают несколько типов увлажнителей воздуха: ультразвуковые
и увлажнители естественного испарения. Наиболее экономичными в плане
потребления ресурсов и качества увлажнения являются ультразвуковые
увлажнители.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
51
Рисунок 9 - Промышленный увлажнитель воздуха Вдох-Нова-1800-КУ
Технические характеристики увлажнителя приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Технические характеристики увлажнителя.
Потребляемая мощность, Вт
190
Производительность, грамм/час
1800 – 1900
Объем прокачиваемого воздуха, м3/час
120 – 150
Количество
ультразвуковых
керамических
6
излучателей, шт
Напряжение блока питания, В
220
Диапазон рабочих температур модуля увлажнителя +1 оС … +50 оС
Используемые промышленные увлажнители воздуха Вдох-Нова-1800КУ управляются с ПЛК-110-32 по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus
TCP/IP.
8)
Датчики давления общепромышленныe ПД100-ДИ модели 171
(рисунок 10) применяются для измерения количества газа в газовых
баллонах, применяемых для регулирования газовой среды в стенде хранения.
Рисунок 10 - Датчик давления общепромышленный ПД100-ДИ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
52
Технические характеристики выбранных датчиков давления приведены
в таблице 16.
Таблица 16 - Технические характеристики датчика давления ПД100-ДИ.
Наименование параметра
Выходной сигнал постоянного тока
Диапазон
рабочих
температур измеряемой среды
Напряжение питания
Сопротивление нагрузки
Потребляемая мощность
Степень защиты корпуса
Используемые
датчики
Значение
4...20 мА, 2-х проводная схема
–40…+100 °С
12…36 В постоянного тока
0…1,0
кОм
(в
зависимости от
напряжения питания)
не более 0,8 Вт
IP65
давления
ПД100-ДИ
подключаются
к
контроллеру ПЛК 110-30 через преобразователь интерфейса «токовая
петля»/RS-485 по протоколу Modbus RTU.
9) Преобразователь интерфейса «токовая петля»/RS-485 ОВЕН АС2-М
(рисунок 11) предназначен для взаимного преобразования интерфейсов:
«токовая петля» и RS-485. Преобразователь позволяет передавать данные от
одного прибора, имеющего интерфейс «токовая петля», в сеть RS-485 по
запросу мастера сети. Передача данных по интерфейсу RS-485 происходит по
протоколу ОВЕН или по протоколу Modbus (RTU, ASCII). Таким образом все
приборы ОВЕН могут быть объединены в единую сеть по интерфейсу RS485. Устройство предназначено для взаимного преобразования сигналов
интерфейсов RS-485 и «токовая петля», передачи данных от прибора с
интерфейсом «токовая петля» в сеть RS-485 по запросу мастера сети по
протоколам передачи данных в сети RS-485: Modbus (ASCII и RTU) и ОВЕН.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
53
Рисунок 11 - Преобразователь интерфейса АС2-М
Технические характеристики данного устройства приведены в таблице
17.
Таблица 17 - Технические характеристики преобразователя интерфейса АС2М.
Наименование параметра
Номинальное напряжение питания
Максимальная потребляемая мощность
Ток в токовой петле
Напряжение в токовой петле
Максимальная длина линии связи интерфейса RS-485
Скорость передачи данных по интерфейсу RS-485
Поддерживаемые протоколы
Количество приборов в сети интерфейса RS-485
Используемые линии передачи данных
Температура окружающей среды
Используемое
устройство
преобразователь
Значение
~90...245 В частотой
47...63 Гц
не более 2 ВА
7 мА
37 В
1200 м
2400, 4800, 9600, 19200,
38400, 115200 бит/с
Modbus
ASCII
Modbus
RTU
ОВЕН
не более 32
А (D+), В (D–)
–20...+75 °С
интерфейса
«токовая
петля»/RS-485 АС2-М подключаются к контроллеру ПЛК 110-30 по
интерфейсу RS-485 и передает показания с датчиков давления по протоколу
Modbus RTU.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
54
Тепловая пушка Тепломаш КЭВ-20Т20Е (рисунок 12) предназначена
для регулирования температуры среды внутри стенда хранения продукта.
Рисунок 12 - Тепловая пушка Тепломаш КЭВ-20Т20Е
Технические характеристики данного устройства приведены в таблице
18.
Таблица 18 - Технические характеристики тепловой пушки Тепломаш КЭВ20Т20Е.
Наименование параметра
Значение
Мощность нагрева:
20 кВт
Режимы мощности:
Воздухообмен:
20/10/0 кВт
2500 м³/час
Питание:
380 В
Увеличение температуры:
12/24 °C
Ток:
Класс защиты:
36 А
IP21
Используемое тепловая пушка Тепломаш КЭВ-20Т20Е управляется
магнитным пускателем ПМ-12.
Промышленный осушитель воздуха Master DH 721 (рисунок 13)
применяется для регулирования уровня влажности в стенде хранения
овощей.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
55
Рисунок 13 - Промышленный осушитель воздуха Master DH 721
Технические характеристики данного устройства приведены в таблице
19.
Таблица 19 - Технические характеристики промышленного осушителя
воздуха Master DH 721.
Наименование параметра
Значение
Осушение:
Воздухообмен:
Управление:
Рабочий
диапазон
влажности:
Рабочая температура:
Хладагент (фреон):
при 30°С и 80% отн. вл. 26 л/сутки
240 м³/час
Механическое
относительной
35-90 %
от +5°C до +35°C
R134a
Используемый промышленный осушитель воздуха Master DH 721
управляется магнитным пускателем ПМ-12.
2.1.3 Разработка структурной схемы системы управления микроклиматом
испытательного стенда
Для
проектирования
системы
управления
микроклиматом
в
испытательном стенде создаем структурную схему (рисунок 14) данной
системы управления.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
56
Рисунок 14 – Структурная схема стенда
В состав разрабатываемой системы входят:
1) ПЛК 110-220.30 – 1шт.
2) АРМ – автоматизированное рабочее место (оператор с ЭВМ) – 1шт.
3) Интерфейс Ethernet – 1шт.
4) Коробка из оргстекла 40х40х20см. – 1шт.
5) Цифровой датчик температуры DS18B20 – 2шт.
6) Цифровой датчик температуры и влажности DHT11 – 1шт.
7) Цифровой датчик давления BMP180 – 1шт.
8) Микроконтроллер Arduino Uno – 1шт.
9) Электромагнитный клапан – 2шт.
10) Блок питания 12В – 1шт.
11) Лампа РШ(ПШ) 220-15W Е14 – 1шт.
12) Реле одноканальное – 4шт.
13) Циркуляционный насос – 1шт.
Принцип работы системы состоит в следующем: исследуемый продукт
взвешивается и погружается в герметичный ящик из оргстекла (1). На АРМ
(2) оператор вводит информацию о продукте в SCADA-систему: вид
продукта, вес, необходимый срок хранения. После этого процесс хранения
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
57
начинается. Информация о параметрах среды внутри стенда определяется
цифровым датчиком температуры DS18B20 (5),
цифровым датчиком
температуры и влажности DHT11 (6), цифровым датчиком давления BMP180
(7), которые подключаются к микроконтроллеру Arduino Uno (8), который
используется в качестве устройства сбора данных.
Микроконтроллер
Arduino Uno (8) соединяется с контроллером ПЛК 110-220.30 (1) по
интерфейсу RS 485 и отправляет собранные данные об измеряемых
параметрах. Контроллер ПЛК 110-220.30 (1) по интерфейсу Ethernet передает
полученные данные на АРМ (2), где они отображаются на экране оператора в
SCADA-системе TraceMode в виде графиков. По установленной в контроллер
ПЛК 110-220.30 (1)
программе
начинается процесс регулирования
температуры и состава газовой среды внутри стенда. Для регулирования
температуры
используются лампа
накаливания
(11) для
нагрева и
циркуляционный насос (13), качающий охлажденную воду для охлаждения.
Для регулирования состава газовой среды используются электромагнитные
клапаны (6,7) один из которых регулирует подач воздуха в камеру, другой
регулирует выкачивание воздуха из стенда. Работа данных устройств
регулируется исполнительными механизмами – реле одноканальное (9, 10,
14,15), подключенными к выходам контроллера ПЛК 110-220.30 (1).
2.1.4 Описание используемых в стенде компонентов
Описание используемого в стенде контроллера приведено в п. 2.1.2.
Цифровой датчик температуры DS18B20 (рисунок 15) - это цифровой
датчик температуры. Датчик очень прост в использовании. Во-первых, он
цифровой, а во вторых - у него всего лишь один контакт, с которого мы
получаем полезный сигнал. Возможно
подключить к одному Arduino
одновременно огромное количество этих сенсоров. Датчик подключается к
управляющей электронике через 3 провода. Для работы датчика необходима
библиотека OneWire.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
58
Рисунок 15 - Аналоговый датчик температуры TMP36
Характеристики датчика:
Диапазон температур: –55 … 125°C ±2.0, –10 … 85°C ±0.5.
Разрешение: от 9 до 12 Бит, до 0.0625 °C.
Напряжение питания: от 3.0 В до 5.5 В. Возможно фантомное питание
(питание по линии данных).
Связь по 1-Wire. Каждый датчик имеет уникальный 64 битный
серийный номер, по которому происходит общение с датчиком на шине.
Тревожный сигнал, передает адрес датчика, если температуры вышла
за заданные пределы.
Данный датчик подключается к цифровому входу микроконтроллера
Arduino Uno.
Цифровой датчик температуры и влажности DHT11 (рисунок 16).
Данные температуры и влажности датчик отдаёт по одному проводу в
виде цифрового сигнала. Это позволяет передавать данные на расстояние до
нескольких десятков метров.
Датчик работает по собственному протоколу. Для работы датчика
необходимо использование библиотеки «TroykaDHT11».
Подключается модуль к управляющей электронике с помощью 3-х
проводов. Также модуль физически совместим с breadboard’ом.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
59
Рисунок 16 - Цифровой датчик температуры и влажности DHT11
Технические характеристики:
Напряжение питания: 3–5 В.
Потребляемый ток при запросе данных: 2,5 мА.
Потребляемый ток в ожидании: 100 мкА.
Диапазон температур: 0–50 °С.
Погрешность температуры: ±2 °С.
Диапазон влажности: 20–90%.
Погрешность влажности: ±5%.
Габариты: 25×25 мм.
Данный датчик подключается к цифровому входу микроконтроллера
Arduino Uno.
Цифровой датчик давления BMP180 (рисунок 17) предназначен для
измерения давления воздуха внутри объекта. Также он может быть
установлен снаружи для измерения атмосферного давления.
Для работы с датчиком требуется библиотека BMP180 Breakout Arduino
Library.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
60
Рисунок 17 - Цифровой датчик давления BMP180
Технические характеристики:
Диапазон измеряемых значений: от 300 гПа до 1100 гПа (от -500м от
+9000м над уровнем моря).
Напряжение питания: от 3.3 до 5 Вольт.
Сила тока: 5 мкА при скорости опроса — 1 Герц.
Уровень шума: 0.06 гПа (0.5м) в грубом режиме (ultra low power mode)
и 0.02 гПа (0.17м) а режиме максимального разрешения (advanced resolution
mode).
Данный датчик подключается к цифровому входу микроконтроллера
Arduino Uno.
«Микроконтроллер Arduino Uno (рисунок 18) - это устройство на
основе микроконтроллера ATmega328. В его состав входит все необходимое
для работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (из них 6
могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов,
кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем для
внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса.
В
качестве
внешнего
источника
питания
(не
USB)
может
использоваться сетевой AC/DC-адаптер или аккумулятор/батарея.
случае питания
от
аккумулятора/батареи,
ее
провода
В
необходимо
подсоединить к выводам Gnd и Vin разъема POWER.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
61
Напряжение внешнего источника питания может быть в пределах от 6
до 20 В. Однако, уменьшение напряжения питания ниже 7В приводит к
уменьшению напряжения на выводе 5V, что может стать причиной
нестабильной работы устройства. Использование напряжения больше 12В
может приводить к перегреву стабилизатора напряжения и выходу платы из
строя. С учетом этого, рекомендуется использовать источник питания с
напряжением в диапазоне от 7 до 12В. Объем флеш-памяти ATmega328
составляет 32 КБ (из которых 0.5 КБ используются загрузчиком).
Микроконтроллер также имеет 2 КБ памяти SRAM и 1 КБ EEPROM (из
которой можно считывать или записывать информации.. Максимальная
длина и ширина печатной платы UNO составляет 6.9 см и 5.4 см
соответственно, с учетом разъема USB и разъема питания, выступающих за
пределы платы. Четыре крепежных отверстия позволяют прикреплять плату
к поверхности или корпусу»[11].
Характеристики микроконтроллера представлены
Рабочее напряжение
Напряжение
5В.
питания
7-12В.
(рекомендуемое)
Напряжение
питания
6-20В.
(предельное)
Цифровые входы/выходы
14 (из них 6 могут использоваться в
качестве ШИМ-выходов).
Аналоговые входы
Максимальный
6.
ток
одного вывода
Максимальный выходной
ток вывода 3.3V
Flash-память
№ докум.
50 мА.
32 КБ (ATmega328) из которых 0.5 КБ
используются загрузчиком.
2 КБ (ATmega328).
SRAM
Изм. Лист
40 мА.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
62
EEPROM
1 КБ (ATmega328).
Тактовая частота
16 МГц.
Рисунок 18 - Микроконтроллер Arduino UNO
Данный микроконтроллер используется в качестве устройства сбора
данных с датчиков, а затем передает собранную информацию по интерфейсу
RS 485 на контроллер ПЛК 110-220.30.
Электромагнитный клапан (рисунок 19) для воды или воздуха
представлен в виде широко используемого механического устройства,
принцип работы которого направлен на регулировку потока рабочей среды.
Данный тип клапана можно подключить для контроля за жидкими и
газообразными средами.
«Соленоидный клапан имеет предельно простую конструкцию.
Этот водопроводный соленоидный агрегат питающийся напряжением 12 В
состоит из корпуса и соленоидного элемента – электромагнита со
встроенным сердечником. Соленоид оборудован поршнем или диском,
благодаря которому осуществляется регулировка потока рабочей жидкости
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
63
внутри устройства. Запорный автоматический соленоидный клапан для воды
способен дистанционно подавать необходимые объемы рабочих веществ.
Когда на клапане непрямого действия с пилотным управлением
отсутствует
напряжение,
то
в
плунжере
электромагнитная
катушка
производит перекрытие сбросного канала. Из-за этого происходит попадание
рабочей среды в так называемую надмембранную полость. В результате
этого, давление в надмембранной и подмембранной областях уравнивается.
Мембрана с большой плотностью осуществляет прижатие к седлу клапана.
Это приводит к перекрытию основного отверстия. После того, как катушка
получает
питание,
надмембранного
открывается
помещения
пластиковый
рабочая
среда
сбросный
перетекает
клапан.
к
Из
входу
в
пневматический выходной патрубок клапана. Это приводит к резкому
падению давления в надмембранной полости. После этого мембрана под
воздействием силы давления производит свое поднятие вверх, что приводит
к своевременному открытию основного отверстия.»[10]
Рисунок 19 - Электромагнитный клапан
Технические характеристики
Структура: диафрагма.
Тип резьбы: G.
Материал: пластик.
Давление: среднее давление.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
64
Среда: вода, газ.
Источник питания: 12 В постоянного тока.
Размер трубы: G1/2".
Данное устройство подключается к питающему напряжению 12 В через
реле, управляющееся с цифрового выхода контроллера ОВЕН ПЛК 110220.30.
Реле одноканальное (рисунок 20) — это механический выключатель,
которым
может
контроллера
управлять
подается
микроконтроллер.
на
электромагнит
Управляющий
внутри
реле,
ток
от
возникающее
магнитное поле меняет положение контактных элементов в коммутируемой
цепи — цепь замыкается или размыкается. Управляющим сигналом является
напряжение 24В. Электрическая связь между платой и коммутируемой
нагрузкой отсутствует. А значит, никакие помехи в высоковольтной сети не
повлияют на работу микроконтроллера. На реле предусмотренн не только
нормально разомкнутый (NO) контакт, но и нормально замкнутый (NC).
Рисунок 20 - Реле одноканальное
Данные реле получают управляющий сигнал от дискретных выходов
контроллера
ОВЕН
ПЛК
110-220.30
и
коммутируют
питание
циркуляционного насоса, лампы накаливания и электромагнитных клапанов.
Циркуляционный
насос
обеспечения принудительного
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(рисунок
движения
21)
жидкости
предназначен
по
для
замкнутому
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
65
контуру (циркуляции). В данном стенде он применяется для циркуляции
хладагента в системе охлаждения.
Рисунок 21 - Циркуляционный насос
Технические характеристики:
Диаметр трубы: G1/2".
Напряжение питания: 12 В.
Потребляемый ток: 0.75 A.
Мощность: 11 Вт.
Максимальный напор воды: 2.8 метров.
Номинальный расход: 600 л/ч.
Максимальная температура оборотной воды: 100 °C.
Данный насос подключается к питанию 12В через одноканальное реле,
управляемое с контроллера ОВЕН ПЛК 110-220.30.
2.2 Разработка принципиальной электрической и функциональной схем
автоматизированной системы
2.2.1 Разработка функциональной схемы автоматизации и принципиальной
электрической схемы овощехранилища.
На рисунке 22 изображена функциональная схема автоматизации
овощехранилища,
регулированием
Изм. Лист
№ докум.
предусматривающего
параметров
Подпись Дата
микроклимата
хранение
таких
продукта
как
с
влажность,
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
66
температура, и концентрация газовой среды, выполненная развернутым
способом.
Рисунок 22 – Функциональная схема автоматизации овощехранилища
Контроль температуры и влажности внутри стенда осуществляют
приборы для измерения температуры и влажности среды (поз. 1-4),
установленные внутри стенда и имеющие электрический дискретный
выходной сигнал. Для охлаждения внутри стенда установлена сплит-система
(поз. 5), управляемая по интерфейсу RS-485 (поз. 6). Управляющий сигнал на
контроллер сплит-системы поступает с выхода RS-485 контроллера ОВЕН
ПЛК
110-220.30,
установленного
в
щите.
Нагрев
внутри
стенда
производится тепловой пушкой Тепломаш КЭВ-20Т20Е (поз. 7) управляемой
магнитным пускателем (поз. 8), установленным в щите. Управляющий
сигнал на магнитный пускатель поступает с выхода контроллера ОВЕН ПЛК
110-220.30, установленного в щите через лампу HL1 и кнопку аварийного
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
67
стопа SB1, также установленные в щите. При этом температура внутри
стенда контролируется датчиками температуры и влажности (поз. 1-4),
сигнал с которых поступает на дискретные входы контроллера ОВЕН ПЛК
110-220.30. Если температура внутри стенда не равна заданной, то
контроллер формирует команду управления на исполнительный механизм
(поз. 6, 8) для нагрева или охлаждения воздуха внутри стенда. Регулирование
уровня
влажности
внутри
стенда
производится
промышленным
увлажнителем (поз.9) управляемой по интерфейсу RS-485 (поз. 10), и
промышленным осушителем (поз.16) управляемым магнитным пускателем
(поз. 17). Управляющий сигнал на контроллер промышленного увлажнителя
поступает
с
выхода
RS-485
контроллера
ОВЕН
ПЛК
110-220.30,
установленного в щите. Управляющий сигнал на магнитный пускатель
осушителя поступает с выхода контроллера ОВЕН ПЛК 110-220.30,
установленного в щите через лампу HL2 и кнопку аварийного стопа SB2,
также установленные в щите. При этом влажность внутри стенда
контролируется датчиками температуры и влажности (поз. 1-4), сигнал с
которых поступает на дискретные входы контроллера ОВЕН ПЛК 110220.30. Если температура внутри стенда не равна заданной, то контроллер
формирует команду управления на исполнительный механизм (поз. 10) для
повышения уровня влажности внутри рабочей стенда.
Регулирование
газовой среды внутри стенда производится шаровыми кранами (поз.11-13)
управляемыми напрямую с дискретных выходов контроллера ОВЕН ПЛК
110-220.30, установленным в щите, и вакуумным насосом (поз.14),
управляемым магнитным пускателем (поз. 15), установленным в щите.
Управляющий сигнал на магнитный пускатель насоса поступает с выхода
контроллера ОВЕН ПЛК 110-220.30, установленного в щите через лампу HL3
и кнопку аварийного стопа SB3, также установленные в щите. Управляющий
сигнал на приводы шаровых кранов поступает с выходов контроллера ОВЕН
ПЛК 110-220.30, установленного в щите. Уровень концентрации газов в
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
68
стенде на протяжении всего срока хранения контролируется программно
контроллером ПЛК 110-220.30, установленным в щите.
Принципиальная электрическая схема овощехранилища показана на
рисунке 23.
Рисунок 23 – Принципиальная электрическая схема овощехранилища
Исходя из схемы, видно что в разрабатываемом овощехранилище с
РГС используются 3 вида электропитания. Такими видами являются:
- напряжение 220 В переменного тока (используется для питания ПЛК,
увлажнителя воздуха);
- напряжение 380 В переменного тока (используется для питания
осушителя, тепловой пушки, вакуумного насоса, сплит-системы);
- напряжение 24 В постоянного тока (используется для формирования
управляющих сигналов на магнитные пускатели, привода шаровых кранов
Belimo, питания преобразователя интерфейсов АС 2-М, датчиков давления,
температуры и влажности).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
69
2.2.2 Разработка функциональной схемы автоматизации стенда.
На рисунке 24 изображена функциональная схема автоматизации
стенда,
предусматривающего
хранение
продукта
с
регулированием
параметров микроклимата таких как влажность, температура, и концентрация
газовой среды, выполненная развернутым способом.
Рисунок 24 – Функциональная схема автоматизации стенда
В разрабатываемом стенд существует два контура управления: контур
управления температурой (1) и контур управления влажностью и давлением
(2). Контроль температуры внутри коробки (поз. 1) осуществляют приборы
для измерения температуры и влажности среды (поз. 1-1, 1-2), установленные
внутри стенда и имеющие электрический дискретный выходной сигнал.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
70
Данный сигнал передается на микроконтроллер Arduino Uno, используемый в
качестве устройства сбора данных. Контроль температуры в баке с
охлаждающей средой (поз. 2) осуществляет датчик температуры (поз. 1-3),
который также передает электрический дискретный выходной сигнал на
микроконтроллер
Arduino
Uno. Сигналы с датчиков передаются
с
микроконтроллера Arduino Uno на контроллер ОВЕН ПЛК 110-220.30 по
интерфейсу RS-485. Для охлаждения вокруг стенда установлен трубопровод
с циркулирующим в нем хладагентом (вода) (поз. 3). Трубопровод проходит
через бак с охлаждающей средой (поз. 2), где хладагент охлаждается. Для
циркуляции хладагента в системе используется циркуляционный насос (поз.
1-4), управляемый с помощью одноканального реле (поз. 1-6), управляющий
вход которого подключен к дискретному выходу контроллера ОВЕН ПЛК
110-220.30. Нагрев внутри стенда производится лампой накаливания (поз. 15), управляемой с помощью одноканального реле (поз. 1-7), управляющий
вход которого подключен к дискретному выходу контроллера ОВЕН ПЛК
110-220.30. Если температура внутри стенда не равна заданной, то
контроллер формирует команду управления на исполнительный механизм
(поз. 1-6, 1-7) для нагрева или охлаждения воздуха внутри стенда. Контроль
влажности и давления внутри коробки (поз. 1) осуществляют приборы для
измерения температуры и влажности среды (поз. 2-2, 2-6), установленные
внутри стенда и имеющие электрический дискретный выходной сигнал.
Данный сигнал передается на микроконтроллер Arduino Uno, используемый в
качестве устройства сбора данных. Регулирование уровня влажности,
давления и качества газовой среды внутри стенда
производится
электромагнитными клапанами (поз. 2-1, 2-3) управляемыми с помощью
одноканальных реле (поз. 2-4, 2-5), управляющий вход которого подключен к
дискретному
выходу
контроллера
ОВЕН
ПЛК
110-220.30.
Уровень
концентрации газов в стенде на протяжении всего срока хранения
контролируется программно контроллером ПЛК ОВЕН 110-220.30.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
71
Принципиальная электрическая схема стенда представлена рисунке 25.
На данной схеме показано подключение используемых для создания стенда
приборов к цепям питания и связи.
Рисунок 25 – Принципиальная электрическая схема стенда
Исходя
из
схемы,
видно
что
в
разрабатываемом
стенде
овощехранилища с РГС используются 3 вида электропитания. Такими
видами являются:
- напряжение 220 В переменного тока (используется для питания ПЛК,
лампы);
- напряжение 12 В постоянного тока (используется для питания
микроконтроллера Arduino Uno, электромагнитных клапанов, насоса);
- напряжение 24 В постоянного тока (используется для создания
управляющего сигнала на реле);
2.3
Сборка и проверка аппаратного обеспечения
Сборка аппаратного обеспечения стенда осуществляется на основании
сборочного чертежа стенда (рисунок 26).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
72
Рисунок 26 – Сборочный чертеж стенда
На
данном
чертеже
указанно
расположение
оборудования
с
габаритными размерами и общим видом стенда. Размеры камеры хранения
овощей на стенде соответствуют размерам овощехранилища с РГС с учетом
масштаба 1:100.
2.4
Выводы по 2 главе
В ходе выполнения данной главы были достигнуты следующие
результаты:
- создана структурная схема овощехранилища и реализован подбор
необходимого оборудования;
- создана принципиальная электрическая схема и функциональная
система автоматизации овощехранилища;
- создана структурная схема стенда и реализован подбор необходимого
оборудования;
- создана принципиальная электрическая схема и функциональная
система автоматизации стенда;
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
73
Рисунок 27 – Алгоритм работы программы (начало)
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
75
Рисунок 28 – Алгоритм работы программы (окончание)
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
76
Разработанный
алгоритм
используется
для
создания
рабочей
программы для АРМ в среде разработки TraceMode. Интеллектуальность
разработанного
получает
алгоритма заключается в том, что система постоянно
значения
действующей
температуры
в
камере
с датчика
температуры и использует их для регулирования работы исполнительных
механизмов. Однако в том случае если датчик температуры по каким либо
причинам не выдает сигнал о действующей в камере температуре, процессом
хранения управляет разработанная математическая модель, заложенная в
программу. После устранения неисправности датчика система автоматически
переключится на работу с датчика.
Это позволяет добиться повышения
надежности функционирования системы.
3.2
Интеграция математической модели работы автоматизированной
системы в программный код
Интеграция математической
модели работы автоматизированной
системы в программный код происходит в среде разработки TraseMode на
языке программирования FBD.
Язык
FBD (англ. Function
программирования
Block
стандарта МЭК
программирования программируемых
Diagram) —
61131-3.
логических
графический
Предназначен
контроллеров
язык
для
(ПЛК).
Программа образуется из списка цепей, выполняемых последовательно
сверху вниз.
Программирование на данном языке программирования представляет
собой последовательность блоков, выполняющих определенные команды. Для
работы программы первоначально создаем отчет времени. Отчет времени
создается из двух блоков: задержка на включение TON и сумматора. Блок
задержки на включение представляет собой блок с 2 входами и 1 выходом. На
вход устанавливаются значения единичного сигнала и значение задержки
времени. В данном случае задержка времени необходима длительностью
1секунда, а сигнал равный 1. Данный сигнал поступает на сумматор с
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
77
периодичностью 1 раз в секунду. Сумматор представляет из себя блок с 2
входами и 1 выходом. На входы подаются значения, которые необходимо
просуммировать, с выхода выходит сумма. Так как необходим постоянный
отсчет
времени
необходимо
чтобы
значение
на
выходе
сумматора
увеличивалось на 1 постоянно с интервалом в 1 секунду. Поэтому на 1 вход
сумматора подается сигнал с блока задержки на включение, а второй вход
сумматора связан с выходом для суммирования каждого предыдущего
значения (рисунок 29).
Рисунок 29 – Программа для отсчета времени с начала запуска системы
охлаждения
Далее отсчет связывается с программой для расчета температуры по
раннее выведенному закону по формуле 34. Данный закон представляет из
себя набор блоков связанных между собой. Для задания экспоненты в
определенной степени используется блок «exp» имеющий 1 вход и 1 выход. На
вход подается значение степени экспоненты. Так как степень экспоненты
представляет собой сложное выражение в котором есть перемножение 3
величин необходимо использовать 2 блока умножения. Принцип его работы
аналогичен блоку суммы. Перемножение происходит отсчета на массу и на
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
78
известный коэффициент. Щелчком левой кнопки мыши по входу можно
выбрать один из аргументов «масса» или «отсчет». Далее произведя
необходимые
математические
манипуляции
получаем
следующий
вид
формулы (рисунок 30).
Рисунок 30 – Формула для расчета температуры на языке FBD
Далее создается программа для выбора способа контроля работы
исполнительных устройств: с помощью показаний датчика или с помощью
работы математической модели (рисунок 31). Суть программы состоит в
следующем, если идет передача данных с датчика температуры система
использует эти
значения
температуры
для контроля
исполнительных
механизмов, если показания с датчика температуры не приходят, для контроля
используются значения температуры, рассчитанные математической моделью.
Таким образом повышается надежность функционирования системы по
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
79
хранению продукции. Система будет работоспособна даже в случае
неисправности датчика температуры и процесс хранения не остановится.
Рисунок 31 - Программа для выбора способа контроля работы
исполнительных устройств
К выходу последнего используемого блока присоединяется аргумент
«температура», с помощью которого значение передается на график и
текстовый экран (рисунок 32).
Рисунок 32 – Вывод значения в аргумент «температура»
Далее делается подпрограмма для работы исполнительных устройств и
лампы, которая сигнализирует об их работе. Для этого используется блок
«больше или равно». Принцип работы блока следующий: блок имеет 2 входа.
На один из них поступает текущее значение температуры, которое необходимо
сравнить, на другой вход поступает установленное граничное значение
температуры, с которым необходимо сравнить поступившее. В случае если
поступившее значение больше или равно установленному блок сравнения
выдает единицу на выход, в ином случае 0. Далее данное значение в блоке
умножения умножается на 256 и выводится на аргумент «лампатемп». Данный
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
80
аргумент отражает работу исполнительного устройства (насос охладителя) и
лампочки, сигнализирующей о его работе. Программа представлена на
рисунке 33.
Рисунок 33 – Программа сравнения температур для работы
исполнительного устройства и его сигнальной лампы
После этого написание программы можно считать завершенным.
3.3
Кодирование и отладка
Кодирование и отладка автоматизированной системы для стенда
производится в среде разработки Trace Mode.
TRACE
MODE —
это
программный
комплекс
созданный
в
компаниеи AdAstra Research Group в 1992 году. Данное программное
обеспечение
предназначено
для
разработки
программного
обеспечения АСУТП, систем телемеханики, автоматизации зданий, систем
учёта электроэнергии (АСКУЭ, АИИС КУЭ), воды, газа, тепла, а также для
обеспечения их функционирования в реальном времени. Программа TRACE
MODE включает в себя набор инструментов и исполнительных модулей. С
помощью набора инструментов пользователь создает набор файлов, который
называется «проектом». Исполнительные модули TRACE MODE запускают
проект АСУ на исполнение в реальном времени на рабочем месте диспетчера
или оператора [17].
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
81
С помощью данной среды разработки было создано АРМ для
интеллектуального управления стендом овощехранилища с РГС. АРМ
состоит из экрана, отображающего информацию, программы управляющей
хранением, и каналов связи программы с экраном (рисунок 34).
Рисунок 34 – Схема АРМ
На рисунке 35 показана панель оператора.
Рисунок 35 – Панель оператора
Оператор с помощью клавиатуры и мыши вводит начальные парамеры
продукции в соответствующие блоки «Наименование продукции», «Масса»,
«Начальная температура». После ввода данных начинается процесс хранения
продукции.
Изм. Лист
№ докум.
Оператор
может
Подпись Дата
отслеживать
действующие
значения
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
82
температуры, влажности и
количества углекислого газа на экране
компьютера под соответствующими надписями и отслеживать процесс
хранения с помощью графиков. Также оператор имеет возможность
отслеживать работу исполнительных устройств и датчика температуры
благодаря сигнальным лампам. Цвет лампы соответствует статусу работы
устройства: зеленый – устройство находится в работе, красный – устройство
отключено. Данной системой управляет программа, разработанная на
графическом языке программирования FBD.
Для создания данного АРМ первоначально создаем новый проект в
среде разработки Trace Mode (рисунок 36).
Рисунок 36 – Создание нового проекта
Далее в появившемся окне правой кнопкой мыши нажимаем на ярлык
«Система» и в появившется окне выбрать «Создать узел RTM» (рисунок 37).
Рисунок 37 – Создание узла RTM
В появившемся ярлыке «RTM1» создается компонент «Экран», нажав
правой кнопкой мыши по ярлыку и выбрав соответствующую позицию
(рисунок 38).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
83
Рисунок 38 – Создание экрана
Появившийся экран будет представлять из себя пустое поле голубого
цвета, в котором будут располагаться будущие графические инструменты,
предназначенные для работы АРМ (рисунок 39).
Рисунок 39 – Экран
Далее создаются текстовые блоки, которые будут описывать названия
задаваемых и измеряемых параметров. Для этого необходимо выбрать
клавишу текст на верхней панели инструментов (рисунок 40) и в
необходимом месте экрана растянуть прямоугольник с будущим текстом до
необходимого размера.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
84
Рисунок 40 – Создание статического текста.
Далее двойным щелчком левой кнопкой мыши по нарисованному
прямоугольнику выбираем его свойства. Напротив обозначения «Текст»
можно увидеть тот текст, который записан в данном блоке в данный момент.
Щелчком левой кнопки мыши по нему ставим курсор и изменяем на
необходимый (рисунок 41) и нажимаем клавишу Enter для сохранения текста.
Рисунок 41 – Создание надписи
После этого можно увидеть что текст в прямоугольном блоке
изменился (рисунок 42).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
85
Рисунок 42 – Результат создания надписи
Далее для задания значения создаем объект в который можно вводить
данные и передавать их для работы программы. Данным объектом является
кнопка. Принцип ее создания аналогичен созданию текстовой надписи и не
требует большого ума (рисунок 43).
Рисунок 43 – Создание кнопки
Можно заметить, что обычный статический текст и кнопка имеют
разные цвета. Далее делаем так, чтобы в эту кнопку можно было вводить
значения управляющего сигнала. Для этого открываются свойства кнопки и
в пункте «Текст» двойным кликом левой кнопки мыши выбирается тип
динамизации «Значение» (рисунок 44).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
86
Рисунок 44 – Создание динамического текста в кнопке
После этого привязываем текст кнопки. Для этого двумя щелчками по
полю «Привязка» вызываем меню привязки (рисунок 45) в результате чего
появляется таблица аргументов.
Рисунок 45 – Таблица аргументов
В данной таблице создаем аргумент с типом input для работы кнопки
(рисунок 46) и назвать его «масса».
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
87
Рисунок 46 – Создание аргумента
Данный аргумент позволяет вводить данные в кнопку и имеет тип
данных REAL. После этого создаем графические инструменты для вывода
информации. Такими инструментами будут текст с привязкой к выходному
значению. Для этого необходимо скопировать надпись масса 2 раза и
переименовать одну из надписей в «Температура» (рисунок 47).
Рисунок 47 – Создание надписи «Температура»
После этого в оставшемся текстовом блоке в окне свойств выбираем
текст с динамизацией, привязываем его к значению и в окне привязке
создаем новый аргумент с названием «температура» (рисунок 48).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
88
Рисунок 48 – Привязка текста к аргументу «Температура»
Данный аргумент позволяет выводить данные в текст и имеет тип
данных REAL. После этого создаем график для отображения изменяющихся
данных. Для этого на верхней панели инструментов необходимо выбрать
инструмент «Тренды» и левой кнопкой мыши растянуть его в необходимом
участке экрана (рисунок 49).
Рисунок 49 – Создание графика
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
89
После
этого
создаем
кривую
и
привываем
ее
к
аргументу
«температура». Для этого необходимо вызвать панель свойств графика. В
панели свойств графика выбираем ярлык «кривые» и создаем кривую
(рисунок 50).
Рисунок 50 – Создание кривой
В данном окне свойств можно поменять цвет кривой, ее максимальное
значение и привязать ее к данным. После этого в окне привязки первой
кривой выбираем аргумент «температура» (рисунок 51).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
90
Рисунок 51 – Привязка кривой к аргументу
Далее создаем лампу сигнализирующую о работе оборудования. Для
этого необходимо выбрать выключатель в панели инструментов и в
всплывающем окне выбрать значок лампы. После этого необходимо
растянуть лампу в необходимом участке экрана до необходимого размера
(рисунок 52).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
91
Рисунок 52 – Создание лампы
После этого в свойствах лампы необходимо произвести следующие
манипуляции. Необходимо привязать лампы к вновь созданному аргументу
«лампатемп». Также необходимо в типе инверсии задать «arg>=const» а в
окне константа задать значение «256». Это позволит добиться динамизации
лампы таким образом, что она будет загораться когда система работает и
гаснуть когда система не работает (рисунок 53).
Рисунок 53 – Редактирование свойств лампы
После всех преобразований экран принимает следующий вид (рисунок
54).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
92
Рисунок 54 – Вид экрана
После создания графического экрана можно приступать к созданию
управляющей программы. Для этого щелкаем по ярлыку «экран» правой
кнопкой мыши и создаем компонент «программа» (рисунок 55).
Рисунок 55 – Создание программы
В появившемся окне программы создаем аргументы необходимые для
ее работы (рисунок 56).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
93
Рисунок 56 – Создание аргументов
Данные аргументы необходимы для работы программы. Для них также
необходимо выбрать типы ввода данных input или output. Аргументы,
которые являются переменными для расчета имеют тип input, как например
масса, а переменные которые являются выходными значениями имеют тип
output, как например температура. После создания аргументов программа
предложит выбрать язык программирования. В появившемся окне выбираем
язык FBD (рисунок 57).
Рисунок 57 – Выбор языка программирования
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
94
Язык
FBD (англ. Function
программирования
Block
стандарта МЭК
программирования программируемых
Diagram) —
61131-3.
логических
графический
Предназначен
контроллеров
язык
для
(ПЛК).
Программа образуется из списка цепей, выполняемых последовательно
сверху вниз.
Программирование на данном языке программирования представляет
собой последовательность блоков, выполняющих определенные команды. Для
работы программы первоначально создаем отчет времени. Отчет времени
создается из двух блоков: задержка на включение TON и сумматора. Блок
задержки на включение представляет собой блок с 2 входами и 1 выходом. На
вход устанавливаются значения единичного сигнала и значение задержки
времени. В данном случае задержка времени необходима длительностью
1секунда, а сигнал равный 1. Данный сигнал поступает на сумматор с
периодичностью 1 раз в секунду. Сумматор представляет из себя блок с 2
входами и 1 выходом. На входы подаются значения, которые необходимо
просуммировать, с выхода выходит сумма. Так как необходим постоянный
отсчет
времени
необходимо
чтобы
значение
на
выходе
сумматора
увеличивалось на 1 постоянно с интервалом в 1 секунду. Поэтому на 1 вход
сумматора подается сигнал с блока задержки на включение а второй вход
сумматора связан с выходом для суммирования каждого предыдущего
значения (рисунок 58).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
95
Рисунок 58 – Программа для отсчета времени
Далее отсчет связывается с программой для расчета температуры по
раннее выведенному закону по формуле 34. Данный Закон представляет из
себя набор блоков связанных между собой. Для задания экспоненты в
определенной степени используется блок «exp» имеющий 1 вход и 1 выход. На
вход подается значение степени экспоненты. Так как степень экспоненты
представляет собой сложное выражение в котором есть перемножение 3
величин необходимо использовать 2 блока умножения. Принцип его работы
аналогичен блоку суммы. Перемножение происходит отсчета на массу и на
известный коэффициент. Щелчком левой кнопки мыши по входу можно
выбрать один из аргументов «масса» или «отсчет». Далее произведя
необходимые
математические
манипуляции
получаем
следующий
вид
формулы (рисунок 59).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
96
Рисунок 59 – Программа для расчета температуры на языке FBD
К выходу последнего используемого блока присоединяется аргумент
«температура», с помощью которого значение будет передаваться на график и
текстовый экран (рисунок 60).
Рисунок 60 – Вывод значения в аргумент «температура»
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
97
Теперь необходимо связать аргументы программы с соответствующими
аргументами экрана. Для этого щелчком правой кнопки мыши по ярлыку
экран вызываем панель свойств экрана (рисунок 61).
Рисунок 61 – Вызов панели свойств экрана
В появившемся окне свойств выбираем вкладку аргументы (рисунок 62).
Рисунок 62 – Вызов вкладки аргументы
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
98
В левом верхнем углу данного окна находится значок «создать канал».
Создаем канал для массы (рисунок 63).
Рисунок 63 – Создание канала масса
Теперь в списке компонентов АРМ можно увидеть канал с индексом
«Масса» (рисунок 64).
Рисунок 64 – Канал масса
По выше описанной методике открываем аргументы в окне свойств
программы (рисунок 65).
Рисунок 65 – Свойства программы
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
99
Далее необходимо связать аргументы программы с аргументами экрана.
Для этого в окне привязки выбираем аргумент масса и привязываем ее к
каналу «масса» (рисунок 66). Для этого выбираем канал «масса» и в вкладке
«атрибуты» привязываем ее к входному значению канала «масса».
Рисунок 66 - Привязка аргумента программы «масса» к каналу «масса»
Далее необходимо связать расчитаные значения с аргументов программы
с аргументами экрана. Для этого в привязке «температура» выбираем «экран»
и в аргументах экрана привязываем ее к соответствующему аргументу и жмем
клавишу «привязка» (рисунок 67).
Рисунок 67 – Привязка аргумента программы «температура» к аргументу
экрана «температура»
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
100
Аналогичную операцию производим и для лампы, привязывая ее
аргумент программы к ее аргументу экрана (рисунок 68).
Рисунок 68 – Привязка аргумента программы «лампатемп» к аргументу
экрана «лампатемп»
Таким образом в данный момент АРМ функционирует и показывает всю
необходимую
информацию.
Производим
данные
операции
для
всех
оставшихся измеряемых величин, таких как влажность и состояние газовой
среды.
Полный листинг управляющей программы представлен на рисунке 66.
Для
примера
рассмотрено
создание
управляющей
программы
для
регулирования влажности яблок по формуле 69.
Рисунок 69 – Листинг управляющей программы на языке FBD
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
101
Программа
на
языке
FBD
представляет
собой
графическое
изображение блоков последовательных операций, которые выполнятся
справа налево и сверху вниз по порядку.
Различные коэффициенты, используемые при расчетах, задаются
числами. Переменные величины, задающиеся операторами перед началом
хранения, обозначаются переменными, такими, как например переменная
«масса». Полученные в результате программной обработки значения
обозначаются переменными например «отсчет», «влажность, «лампавлажн»
[18]. Все переменные в программе привязаны к аргументам на экране с
помощью каналов рисунок 70.
Рисунок 70 – Каналы связи аргументов экрана и программы
Далее для того чтобы осуществить управление исполнительными
устройствами необходимо подключить контроллер ПЛК 110-32.220 к АРМ
по протоколу Modbus TCP/IP. Для этого в окне «источники/приемники»
создается компонент «Modbus» и производится его настройка (рисунок 71)
Рисунок 71 – Создание и настройка компонента «Modbus»
Далее в этом компоненте производится создание компонентов
необходимых для передачи и получения данных в АРМ с контроллера
(рисунок 72).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
102
Рисунок 72 – Создание компонентов получения и передачи данных в
«Modbus»
После этого создаем СОМ-порт, через который будет подключаться
компьютер в ПЛК и привязать каналы к аргументам экрана (рисунок 73).
Рисунок 73 – Настройка СОМ-порта и привязка каналов передачи и
получения данных к аргументам экрана
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
103
На данном этапе разработка АРМ в среде разработки Trace Mode
считается законченной. Теперь создаем управляющую программу для
контроллера ПЛК 110-32.220 и произвести его конфигурацию. Для этого
используется программа Codesys V2.3. Первоначально необходимо скачать
target-файл для выбранной модели контроллера, для того чтобы иметь
возможность
записать
разработанную
программу
и
отстроенную
конфигурацию в контроллер.
После этого в программе Codesys создаем новый проект и выбрать в
всплывающем окне интересующий контроллер. После этого появится лист, в
который записывается программа (рисунок 74).
Рисунок 74 – Окно Codesys для создания программы
Внизу экрана можно увидеть 4 иконки. POU – это редактор программы.
В
нем
на
выбранном
программирование
Изм. Лист
№ докум.
языке
программирования
микроконтроллера.
Подпись Дата
Для
того
осуществляется
чтобы
настроить
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
104
конфигурацию контроллера необходимо выбрать 4 значок и в появившемся
окне выбрать ярлык «Конфигурация ПЛК» (рисунок 75).
Рисунок 75 – Конфигурация ПЛК
Во время конфигурации ПЛК настраиваются его используемые входы и
выходы, а также протокол передачи данных. Использоваться будут выходы
контроллера с адресами 0, 1, 2 для регулирования температуры, влажности и
параметров газовой среды. Для передачи на них команд из АРМ по
протоколу Modbus будут использоваться 8-ми битовая передача данных, их
которых биты 0, 1, 2 будут нести информацию о сигнал, который необходимо
передать на используемые выходы. После настройки конфигурации ПЛК
создаем программу для работы контроллера. Программа представляет собой
связь передающих из АРМ битов и соответствующих им входов контроллера
(рисунок 76).
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
105
Рисунок 76 – Программа для ПЛК
Таким
образом
была
создана
программная
оболочка
для
разрабатываемого стенда, предназначенного для моделирования работы
овощехранилища с РГС состоящая из АРМ в среде разработки TraceMode и
связанной с ней программой управления контроллера ОВЕН ПЛК 110-32.
3.4
Выводы по 3 главе
В ходе выполнения данной главы были достигнуты следующие
результаты:
- создан алгоритм работы программы АРМ в среде разработки Trace
Mode;
- создана и откомпилирована программа для работы АРМ в среде
разработки Trace Mode;
- показана интеграция разработанной математической модели в АРМ в
среде разработки Trace Mode;
- создана и откомпилирована программа для ОВЕН ПЛК 110-32
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
106
Рисунок 78 – Работа системы
В данный момент все исполнительные устройства, контролирующие
изменение температуры, влажности и подачу газа включены. Изменения,
происходящие в ходе хранения овощей, отражаются на графике и
индикаторах.
Смоделируем
процесс
хранения
при
повреждении
датчика
температуры (рисунок 79).
Рисунок 79 – Работа системы при повреждении датчика температуры
Как видно со скриншота, показания датчик неработоспособен, так как
показания датчика температуры равны «0» и горит красным цветом его
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
108
сигнальная лампа, однако исполнительное устройство по контролю
температуры продолжает работать, о чем говорит его зеленая сигнальная
лампа и процесс хранения продолжается.
4.2
Анализ экономических показателей эффективности и точности работы
системы
Для проведения анализа экономических показателей эффективности и
точности работы системы было произведено сравнение стоимости и
надежности
работы
разработанной
системы
с
наиболее
похожей
существующей системой «Агро–7 микроклимат», описанной в п.1.2 [7].
Для начала производится технико-экономическое сравнение данных
систем. Данные для сравнения приведены в таблице 25 [6].
Таблица 25 - Данные для произведения технико-экономического сравнения
систем.
№ п/п
1
2
3
4
5
6
Изм. Лист
Разрабатываемая система
Агро–7 микроклимат
Наименование
оборудования
Количество Стоимость Наименование
за
оборудования
единицу
контроллер
ПЛК 110-32.220
промышленный
датчик
влажности
и
температуры
воздуха ОВЕН
ПВТ100
магнитный
пускатель ПМ
12
Шаровый кран
Belimo
1
22080
8
7080
8
354
3
4589
промышленная
1
сплит-система
АРИАДА KMS335N
промышленный 1
вакуумный
насос
DVP
LC.12
№ докум.
Подпись Дата
298282
10608
Количество
Стоимость
за единицу
контроллер
1
СПК 207
модуль ввода 3
МВ 110 8А
33512
модуль ввода 3
аналоговый
МВА 8
модуль вывода 3
управляющий
МВУ 8
блок питания 3
БП 60Б
11012
датчик
температуры
ДТС02550М.В3-320
885
9
6313
5900
2891
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
109
Продолжение таблицы 25
7
промышленный 1
увлажнитель
воздуха ВдохНова-1800-КУ
8
преобразователь 3
интерфейса
«токовая
петля»/RS-485
ОВЕН АС2-М
9
Промышленный 2
осушитель
воздуха Master
DH 721
Тепловая пушка 2
Тепломаш КЭВ20Т20Е
10
39000
промышленная 1
сплит система
Lessar
326 000
3186
Шаровый кран 6
Belimo
4589
26600
промышленный 1
увлажнитель
воздуха
ЭКОНАУ
15000
промышленный 1
озонатор
воздуха ОЗОНВОЗДУХ НП5
Привод
3
воздушной
заслонки
Belimo
130000
18400
11
ИТОГО
430179
20000
8900
550002
Таким образом, в результате технико-экономического расчета можно
сделать вывод о том, что себестоимость компонентов разработанной системы
на 13% ниже, чем себестоимость компонентов аналогичной существующей
системы. В то же время, системы одинаковы по своему основному
функционалу.
4.3
Анализ точности математических моделей
В ходе проведения математического моделирования работы стенда для
моделирования работы овощехранилища с РГС были проведены следующие
исследования на яблоках в количестве 5 шт. В ходе исследования изменялась
масса загружаемого продукта. Система выстраивала свою работу таким
образом, что независимо от массы загруженного продукта время вывода в
режим хранения по основным параметрам: температура (рисунок 80, таблица
26), влажность (рисунок 81, таблица 27), параметры газовой среды (рисунок
82, таблица 28) оставалось одинаковым для любой массы продукции. Таким
образом, можно сделать вывод что система подстраивает разработанную
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
110
модель регулирования основных параметров хранения под заданные
первоначальные условия.
30
Температура с датчика при
массе 1кг
Температура с датчика при
массе 1,1 кг
Температура с датчика при
массе 1,15 кг
Температура с датчика при
массе 1,25 кг
Температура с датчика при
массе 3 кг
Исходная матеметическая
модель
Работа сплит-системы
Температура, С
25
20
15
10
5
0
1
95
189 283 377 471 565 659 753 847 941
Время,с
Рисунок 80 – Результат моделирования изменения температуры при
хранении различной массы яблок в стенде с РГС
Таблица 26 – Данные, полученные при моделированиии изменения
температуры при хранении различной массы яблок в стенде с РГС
Масса яблок
Время, ч 1 кг
1,1 кг
2
18,53921 17,73949
3
17,85149 16,9231
4
17,19073 16,14652
5
16,55588 15,40781
6
15,94593 14,70514
7
15,35989 14,03673
8
14,79683 13,40092
9
14,25585 12,79612
10
13,73608 12,22082
11
13,23669 11,67357
12
12,75688 11,15302
13
12,29589 10,65785
14
11,85297 10,18683
15
11,42742 9,738781
16
11,01856 9,312586
17
10,62572 8,907176
18
10,24829 8,521539
19
9,885662 8,154709
20
9,53725 7,80577
21
9,2025 7,473848
22
8,880875 7,158115
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
1,15 кг
18,9877
18,45609
17,94018
17,43952
16,95366
16,48216
16,02459
15,58055
15,14963
14,73144
14,32562
13,93179
13,54959
13,1787
12,81876
12,46947
12,13049
11,80154
11,4823
11,1725
10,87186
1,2 кг
17,7733
17,01323
16,28661
15,59196
14,92787
14,29301
13,68608
13,10586
12,55117
12,02089
11,51394
11,0293
10,56599
10,12306
9,699618
9,294811
8,907817
8,537852
8,184167
7,846044
7,522799
1,3 кг
18,39537
17,6013
16,84368
16,12085
15,4312
14,77322
14,14544
13,54649
12,97504
12,42983
11,90965
11,41335
10,93984
10,48806
10,05703
9,645792
9,253432
8,879087
8,521929
8,181169
7,856054
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
111
Продолжение таблицы 26
23
8,571862 6,85778
24
8,274965 6,572093
25
7,989709 6,300339
26
7,715639 6,041838
27
7,452315 5,795945
28
7,199316 5,562044
29
6,956237 5,33955
30
6,72269 5,127908
31
6,4983 4,926588
32
6,282709 4,735086
33
6,075571 4,552923
34
5,876555 4,379645
35
5,685342 4,214818
36
5,501627 4,058029
37
5,325116 3,908888
38
5,155526 3,767019
39
4,992585 3,63207
40
4,836034 3,503703
41
4,685621 3,381596
42
4,541106 3,265444
43
4,402257 3,154957
44
4,268852 3,049858
10,5801
10,29697
10,0222
9,755555
9,496789
9,245671
9,001975
8,765481
8,535976
8,313254
8,097115
7,887363
7,683811
7,486275
7,294576
7,108543
6,928009
6,752809
6,582788
6,417792
6,257672
6,102284
7,213779
6,918355
6,635932
6,365935
6,107819
5,861061
5,625161
5,399641
5,184044
4,977935
4,780894
4,592524
4,412443
4,240285
4,075703
3,918363
3,767947
3,624149
3,486679
3,355257
3,229619
3,109509
7,545866
7,249919
6,967561
6,698166
6,441139
6,195914
5,961947
5,738722
5,525747
5,322549
5,128681
4,943714
4,767239
4,598866
4,438224
4,284958
4,138728
3,999212
3,866102
3,739103
3,617935
3,50233
Влажность, %
120
100
Масса 1кг
80
Масса 1,1кг
60
Масса 1,15кг
Масса 1,25кг
40
Масса 1,3кг
20
7200
6800
6400
6000
5600
5200
4800
4400
4000
3600
3200
2800
2400
2000
1600
1200
800
400
1
0
Время,с
Рисунок 81 – Результат моделирования изменения влажности при
хранении различной массы яблок в стенде с РГС
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
112
Таблица 27 – Данные, полученные при моделированиии изменения
влажности при хранении различной массы яблок в стенде с РГС
Время, с
1
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
2100
Изм. Лист
№ докум.
Масса яблок
1 кг
1,1 кг
8,621
8,61
9,16
9,1
9,71
9,6
10,26
10,1
10,81
10,6
11,36
11,1
11,91
11,6
12,46
12,1
13,01
12,6
13,56
13,1
14,11
13,6
14,66
14,1
15,21
14,6
15,76
15,1
16,31
15,6
16,86
16,1
17,41
16,6
17,96
17,1
18,51
17,6
19,06
18,1
19,61
18,6
20,16
19,1
20,71
19,6
21,26
20,1
21,81
20,6
8,621
8,61
9,16
9,1
9,71
9,6
10,26
10,1
10,81
10,6
11,36
11,1
11,91
11,6
12,46
12,1
13,01
12,6
13,56
13,1
14,11
13,6
14,66
14,1
15,21
14,6
15,76
15,1
16,31
15,6
16,86
16,1
17,41
16,6
17,96
17,1
Подпись Дата
1,15 кг
8,632
9,22
9,82
10,42
11,02
11,62
12,22
12,82
13,42
14,02
14,62
15,22
15,82
16,42
17,02
17,62
18,22
18,82
19,42
20,02
20,62
21,22
21,82
22,42
23,02
8,632
9,22
9,82
10,42
11,02
11,62
12,22
12,82
13,42
14,02
14,62
15,22
15,82
16,42
17,02
17,62
18,22
18,82
1,2 кг
8,5925
9,205
9,83
10,455
11,08
11,705
12,33
12,955
13,58
14,205
14,83
15,455
16,08
16,705
17,33
17,955
18,58
19,205
19,83
20,455
21,08
21,705
22,33
22,955
23,58
8,5925
9,205
9,83
10,455
11,08
11,705
12,33
12,955
13,58
14,205
14,83
15,455
16,08
16,705
17,33
17,955
18,58
19,205
1,3 кг
8,602
9,19
9,79
10,39
10,99
11,59
12,19
12,79
13,39
13,99
14,59
15,19
15,79
16,39
16,99
17,59
18,19
18,79
19,39
19,99
20,59
21,19
21,79
22,39
22,99
8,602
9,19
9,79
10,39
10,99
11,59
12,19
12,79
13,39
13,99
14,59
15,19
15,79
16,39
16,99
17,59
18,19
18,79
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
113
Моделирование изменения уровня газа для различной массы
яблок
Уровень газати
0,25
0,2
Масса 1кг
Масса 1,1кг
0,15
Масса1.15 кг
0,1
Масса 1,25кг
Масса 1,3 кг
0,05
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Время,ч
Рисунок 82 – Результат моделирования изменения концентрации
кислорода при хранении различной массы яблок в стенде с РГС
Таблица 28 – Данные, полученные при моделировании изменения
концентрации кислорода при хранении различной массы яблок в стенде с
РГС
Время, ч
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Масса яблок
1 кг
1,1 кг
0,21
0,22
0,101447 0,105416
0,058359 0,059935
0,041257 0,041882
0,034468 0,034716
0,031774 0,031872
0,030704 0,030743
0,030279 0,030295
0,030111 0,030117
0,030044 0,030046
0,030017 0,030018
1,15 кг
0,21
0,101376
0,058303
0,041223
0,03445
0,031765
0,0307
0,030277
0,03011
0,030044
0,030017
1,2 кг
0,21
0,10102
0,058021
0,041056
0,034362
0,031721
0,030679
0,030268
0,030106
0,030042
0,030016
1,3 кг
0,209
0,100447
0,057359
0,040257
0,033468
0,030774
0,029704
0,029279
0,029111
0,029044
0,029017
Таким образом, возможно говорить о следующих результатах
моделирования:
разработанный
стенд
для
моделирования
работы
овощехранилища с заложенными математическими моделями позволяет
контролировать процесс доведения параметров микроклимата до требуемых
для
хранения.
Работа
исполнительных
устройств
контролируется
программой, в которую заложена разработанная математическая модель. На
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
114
основании графиков, отображаемых данные о результатах моделирования
процесса хранения (рисунок 80, 81, 82) можно сделать вывод о том, что
работа системы соответствует разработанным математическим моделям
независимо от входных данных.
4.4
Анализ системы на устойчивость
Для того, чтобы произвести анализ разработанного стенда для
моделирования работы овощехранилища на устойчивость в первую очередь
создаем структурную схему САУ стенда. Данная схема представлена на
рисунке 83.
Рисунок 83 – Структурная схема САУ
Все компоненты данной структурной схемы имеют свои передаточные
функции.
W1=
k
1
=
(Tp+1) 0,05p + 1 ,
(51)
где W1 – передаточная функция 1 блока, k – коэффициент усиления
контроллера, T – постоянная времени контроллера, с.
W2=k = 1,
(52)
где W2 – передаточная функция 2 блока, k – коэффициент усиления
реле.
W3=
k
0,0532
=
p(Tp+1) p(2,625p+1) ,
(53)
где W3 – передаточная функция 1 блока, k – электромагнитный
коэффициент двигателя (В/Гн), T – электромеханическая постоянная времени
двигателя, с.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
115
W4=
k
0,33
=
(T1p+1)(T2p+1) (0,033p+1)(0,0033p+1) ,
(54)
где W4 – передаточная функция 1 блока, k – коэффициент
теплоемкости материала (Дж/С), T1 – температурный коэффициент, Т2 –
температурная постоянная времени, (С/с).
W5=
k
0,15
=
Tp+1 0,6p+1 ,
(55)
где W3 – передаточная функция 1 блока, k – коэффициент
чувствительности датчика (Ом/С), T – температурный коэффициент.
В ходе проведения дальнейших преобразований получается следующая
переходная функция САУ:
W1*W2*W3*W4
=
1+W1*W2*W3*W4*W5
1
0,0532
0,33
*1*
*
2
2
0,05p+1
2,625p +p 0,00011p +0,00363p+1
=
.
1
0,0532
0,33
0,15
1+
*1*
*
*
0,05p+1
2,625p2 +p 0,00011p2 +0,00363p+1 0,6p+1
W6=
(56)
После выполнения всех преобразования передаточная функция
принимает вид:
W6(p)=
6.15-27 *p3 -2.08-28 *p 4 -1.86-30 *p5 -2.86-26 *p 2 +1,228*p+0,2047
p6 +0,5536p5 +0,760299*p 4 +1,558*p3 +1,57212*p2 +3,5359*p+0,10139 . (57)
Исходя из полученной передаточной функции произведем проверку
устойчивости системы по критерию Михайлова, т.к. данный критерий
наиболее подходит для проверки систем с малой инерционностью [30]. Для
этого необходимо заменить аргумент р на аргумент jω для получения
уравнения Михайлова в комплексной форме. Замена производится только
для знаменателя передаточной функции.
W6(j)=(j)6 +0,5536(j)5 +0,760299*(j)4 +1,558*(j)3 +1,57212*(j)2 +
+3,5359*(j)+0,10139=-6 +0,5536j5 +0,760299*4 -1,558*j3 -1,57212*2 +
(58)
+3,5359*j+0,10139.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
116
После данного преобразования из передаточной функции выбираются
действительная и мнимая составляющие U(ω) и V(ω). Данные составляющие
необходимы для построения годографа в полярной системе координат.
U()=-6 +0,760299*4 − 1,57212*2 +0,10139.
V(j)=0,5536j5 -1,558*j3 +3,5359*j.
(59)
(60)
Полученные составляющие выносятся на график. Годограф Михайлова
представлен на рисунке 84.
Рисунок 84 – Годограф Михайлова для разработанной САУ стенда
Условием устойчивости САУ по критерию Михайлова является то, что
годограф Михайлова при изменении частоты от 0 до ∞, начинаясь на
вещественной положительной полуоси, обходил против часовой стрелки
последовательно n квадрантов координатной плоскости, где n – порядок
характеристического уравнения. Поскольку степень характеристического
уравнения равна n=6 и годограф начинается на вещественной положительной
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
117
полуоси и проходит 6 квадрантов можно говорить о том, что разработанная
АСУ для стенда устойчива.
4.5
Выводы по 4 главе
В ходе выполнения данной главы были достигнуты следующие
результаты:
- произведен запуск и тестирование разработанной АРМ в сред
разработки Trace Mode;
-
произведен
используемого
в
технико-экономическое
овощехранилище
с
РГС
сравнение
и
оборудования,
овощехранилище
без
искусственного поддержания параметров микроклимата. В ходе анализа
было установлено, что стоимость оборудования для овощехранилища с РГС
на 13% дешевле по сравнению со стоимостью оборудования для
овощехранилища
без
искусственного
поддержания
параметров
микроклимата;
- произведен анализ точности математических моделей, в ходе
которого было установлено, что работа стенда соответствует разработанным
математическим моделям независимо от первоначальной массы продукции и
срока ее хранения;
- произведен анализ разработанной для стенда, моделирующего работу
овощехранилища, АСУ на устойчивость по критерию Михайлова. В ходе
анализа было установлено что АСУ для стенда является устойчивой.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
118
-
произведен
используемого
технико-экономическое
в
овощехранилище
с
РГС
сравнение
и
оборудования,
овощехранилище
без
искусственного поддержания параметров микроклимата. В ходе анализа
было установлено, что стоимость оборудования для овощехранилища с РГС
на 13% дешевле по сравнению со стоимостью оборудования для
овощехранилища
без
искусственного
поддержания
параметров
микроклимата;
- произведен анализ точности математических моделей, в ходе
которого было установлено, что работа стенда соответствует разработанным
математическим моделям независимо от первоначальной массы продукции и
срока ее хранения;
- произведен анализ разработанной для стенда, моделирующего работу
овощехранилища, АСУ на устойчивость по критерию Михайлова. В ходе
анализа было установлено что АСУ для стенда является устойчивой.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что
разработанная система может быть востребованной в сфере сельского
хозяйства и продажи и переработки продуктов питания.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
120
19.
Рекомендации по проектированию и эксплуатации стенда для фруктов
и овощей с регулируемой газовой средой (РГС) - Москва.: Гипронисельпром,
1987. 35 с.
20.
Сайт «Фермерское хозяйство: плодовоовощная продукция»: [сайт].
Режим доступа: http://zarip-ovosch.ru
21.
Фандеев С.А., Газовые и тепло-влажностные расчеты холодильной
стенда с РГС: методическое пособие для вузов/ Фандеев С.А. – Ижевск:
Ижевская ГСХА, 2005 – 32 с.
22.
Янвель Б.К. «Курсовое и дипломное проектирование холодильных
установок» – М.: ВО «Агропромиздат». 1989 г. 218 с.
23.
Волкинд, И. Л. Промышленная
технология хранения картофеля,
овощей и плодов [Текст] / И.Л. Волкинд. - М.: Агропромиздат, 1989. - 240 с.
24.
А.М. Моисеенко, О.Г. Лысак, О теории тепловлажностных процессов
при хранении сочных продуктов полеводства [Текст] / А.М. Моисеенко, О.Г.
Лысак / Вестник аграрной науки. - 2010, №4, С.43-46.
25.
Сайт компании «Ксирон-холод»: [сайт]. Режим доступа:
http://www.xiron.ru
26.
Руководство пользователя Trace mode 6& T-Factory. Быстрый старт
[Текст / AdAstra Research Group. - 2006, 168c.
27.
Сайт «REFLEADER.RU»: [сайт]. Режим доступа: http://refleader.ru
28.
Клочков
Д.Е.
Разработка
системы
управления
лабораторным
инкубатором в среде программирования LabVIEW // Дневник науки. 2017.
№9 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.dnevniknauki.ru/
29.
Клочков Д.Е. Разработка закона и построение математической модели
регулирования концентрации газовой среды для овощехранилища с РГС для
различных типов продукции // Дневник науки. 2018. №3 [Электронный
ресурс]. Режим доступа: http://www.dnevniknauki.ru/
30.
Лазарева Т.Я. Основы теории автоматического управления: учеб.
пособие / Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов. –2-е изд., перераб. и доп. –
Тамбов: Изд-во ТамбГТУ, 2004. –352 с.
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
ВКР 15.04.04.2018 Разработка интеллектуальной системы
управления складом (овощехранилищем)
с калибровкой
Лист
122
Приложение А
Структурная схема овощехранилища
Приложение Б
Структурная схема стенда
Приложение В
Принципиальная электрическая схема овощехранилища
Приложение Г
Принципиальная электрическая схема стенда
Приложение Д
Функциональная схема автоматизации овощехранилища
Приложение Е
Функциональная схема автоматизации стенда
Приложение Ж
Математическая модель работы объекта автоматизации
Приложение З
Алгоритм работы в виде блок-схемы
Приложение И
Общий вид объекта автоматизации
Приложение К
Графики показателей эффективности и результаты апробации
математической модели
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа