Проектирование системы автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в промышленной теплице

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 5
1.1 Тепличные комплексы как объект автоматизации 5
1.2 Автоматизируемые процессы в теплицах 21
1.3 Принципы регулирования микроклимата в тепличных помещениях 29
1.4 Характеристика объекта автоматизации 38
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 41
2.1 Построение структурной схемы системы 41
2.2 Разработка функциональной схемы автоматизации 42
2.3 Составление принципиальной электрической схемы 43
2.4 Подбор и обоснование выбора шкафа автоматики 61
3. СОЗДАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 64
3.1 Формирование алгоритма функционирования системы 64
3.2 Проектирование операторского интерфейса 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 78

Весь текст будет доступен после покупки

Современное агропромышленное производство стремительно развивается в направлении повышения эффективности и устойчивости сельскохозяйственных процессов. Одним из ключевых направлений является внедрение систем автоматизации в тепличные комплексы, где точное поддержание параметров микроклимата – температуры и влажности воздуха – напрямую влияет на урожайность, качество продукции и энергоэффективность. В условиях роста потребностей в локальном производстве овощей и зелени, а также стремления к снижению зависимости от импорта, актуальность создания надежных и экономически целесообразных систем автоматического регулирования микроклимата в промышленных теплицах возрастает.
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование системы автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в промышленной теплице, обеспечивающей стабильные условия для выращивания сельскохозяйственных культур при минимальных энергетических и трудовых затратах.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– провести анализ тепличных комплексов как объектов автоматизации и выявить особенности регулируемых параметров микроклимата;
– изучить принципы и технологические процессы, подлежащие автоматизации в теплицах;
– разработать структурную, функциональную и принципиальную электрическую схемы системы управления;
– обосновать выбор компонентов автоматики, включая шкаф управления;
– сформировать алгоритм функционирования системы и спроектировать операторский интерфейс для мониторинга и управления.
Объектом исследования выступает промышленная теплица как технологический объект управления, а субъектом – система автоматического регулирования температуры и влажности воздуха в ней.
В работе использованы методы системного анализа, проектирования автоматизированных систем управления, технического моделирования, а также методы инженерного проектирования электрических и программных компонентов АСУ ТП.
Практическая значимость выполненного проекта заключается в возможности его применения при модернизации или строительстве новых тепличных комплексов. Разработанная система позволяет повысить уровень автоматизации агротехнологических процессов, снизить эксплуатационные расходы и обеспечить стабильное качество выращиваемой продукции, что особенно важно в условиях импортозамещения и цифровизации аграрного сектора.

Весь текст будет доступен после покупки

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Тепличные комплексы как объект автоматизации
Первые сведения о теплицах относятся ко временам Французской империи. Исторические источники называют Питера де Ла-Суда – состоятельного фламандского купца, владевшего садами в окрестностях Лейдена. Именно он, согласно свидетельствам исследователей, впервые предпринял попытку выращивания клубники в защищённых условиях ещё в конце XVII века. Эксперимент оказался крайне удачным: садовод сумел создать для растения благоприятный микроклимат, и его усилия вскоре принесли реальные урожаи.
Разработанная Питером методика быстро привлекла внимание британских аграриев в начале XVIII столетия. Англичане не только переняли его подход, но и значительно расширили ассортимент культур, выращиваемых под стеклом – к клубнике добавились многочисленные сорта ягод, фруктов и декоративных цветов.
С этого времени стеклянные теплицы и зимние сады стали стремительно распространяться по всей Европе. Возводились всё более сложные и изящные конструкции – оранжереи, оснащённые системами отопления, полива и дополнительного освещения, что позволяло надёжно защищать растения в зимний период (рисунок 1). [2]

Рисунок 1 – Французские теплицы
Клубника быстро завоевала статус одного из самых востребованных растений в английских садах. По мере внедрения всё более совершенных методов культивирования в теплицах и зимних садах садоводы научились выращивать всё больше видов культур. Оранжереи, теплицы и зимние сады получили широкое распространение по всей Европе. Английские, французские и голландские специалисты достигли высокого уровня профессионализма: они умели поддерживать оптимальную температуру в сооружениях и обеспечивали растениям полноценный уход, создавая идеальные условия для обильного урожая в искусственно формируемом микроклимате.
Строительство и проектирование теплиц и оранжерей активно развивалось в Северной Европе, однако в XIX веке инициатива перешла к Англии. Промышленный прогресс того времени, а также развитая железнодорожная сеть позволили наладить массовую доставку ключевых строительных материалов – железа и стекла. Богатые коллекционеры стремились продемонстрировать свои экзотические растения, и содержание оранжерей превратилось в престижное увлечение, вызвавшее настоящий бум в их строительстве. В последующие десятилетия аналогичный подход переняли и в Соединённых Штатах: оранжереи стали неотъемлемым элементом элитной недвижимости – как символ статуса и изысканного досуга для гостей. С удешевлением материалов и появлением заводского производства готовых конструкций теплицы и оранжереи стали доступны уже не только аристократии, но и широкому кругу садоводов [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Совместимость выращивания овощных культур в одной теплице. – https://rusfermer.net/ogorod/vyrashhivaem-v-teplitsah/sosedstvo-ovoshhej.
2. Таблица температур для выращивания овощных культур. – https://www.promgidroponica.ru/vsjo-o-gidroponike/tablica-temperatur.
3. Системы полива. – https://vseoteplicah.ru/standartniy/sistemy-orosheniya.html.
4. Устройство капельного полива. – https://sadrium.ru/rasteniya/kapelnyj-poliv- svoimi-rukami.html.
5. Рекомендации для капельного полива. – https ://www.promgidroponica.ru/pra- vila_poliv.
6. Вентиляция теплиц. – https://teplitca.kiev.ua/a84469-ventilyatsiya-teplits- estestvennaya.html.
7. ГОСТ 2.791–74. ЕСКД. Обозначения условные графические. Отстойники и фильтры. – М.: Стандартинформ, 2012. – 6 с.
8. ГОСТ 2.782–96. ЕСКД. Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические. – М.: Стандартинформ, 2012. – 16 с.
9. ГОСТ 2.785–70. ЕСКД. Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная. – М.: Стандартинформ, 2012. – 4 с.
10. ГОСТ 21.404–85. СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. – М.: Стандартинформ, 2007. – 12 с.
11. ГОСТ 2.770–68. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики – М.: Издательство стандартов, 2005. – 16 с.
12. Клапан электромагнитный бистабильный непрямого действия AR-YCL11. Руководство по эксплуатации. – http://m-mark.ru/images/catalog/klapani/stal/AR- YCL11/Passport_to_YCL11_2016_10_11.pdf.

Весь текст будет доступен после покупки