ماشین هوشمند و سیستم کنترل اقلیم

یکی از مهمترین چالش‎های پیش رو در پرورش گیاهان در گلخانه‎ها، تأمین مناسب پارامترهای محیطی همانند نور، دما، رطوبت و … است. این پارامترها برای هر نوع گیاه متفاوت است. از آنجائیکه پارامترهای محیطی در داخل گلخانه به سبب تغییرات تشعشع خورشیدی، دما و رطوبت هوای بیرون، سرعت و جهت باد و مقدار تراکم گیاهی در حال تغییرات مداوم هستند، بنابراین دقت اندازه‎گیری و کنترل آن‎ها از اهمیت بالایی برخوردار است. به طور کلی، کنترل مداوم و دقیق شرایط محیطی گلخانه به دلیل حساس بودن گیاهان گلخانه‎ای، امری مهم و ضروری در صنعت پرورش این گونه گیاهان به شمار می‎رود.

  •  سخت افزارهای سیستم کنترل هوشمند گلخانه :

سخت افزار شامل پروسسورها (CPU) ، کارت های ورودی، خروجی، تجهیزات شبکه، لایه های فیزیکی انتقال داده و سیستم های مانیتورینگ می­باشد که بر اساس نوع محیط و نقاط کنترلی، سرعت تبادل اطلاعات، هماهنگ سازی سنسور ها و تجهیزات با سخت افزار، پایداری سیستم و قابل اطمینان از عملکرد آنها انتخاب می­شود. مجموعه تجهیزات فوق این امکان را فراهم می­سازد تا در سیستم کنترل بتوانیم داده های خط تولید را دریافت نمود و پس از تحلیل و بررسی فرامین لازم را به تجهیزات ارسال نمائیم.

  • نرم افزار های سیستم کنترل هوشمند گلخانه:

زبان برنامه نویسی بر اساس سخت افزار زیمنس انتخاب شده و جهت بدست آوردن تمامی امکانات و قابلیت های موجود سخت افزار، همچنین پیاده سازی منطق کنترل خط تولید و انتظارات واحدهای مهندسی، تولید، مدیریت و اپراتوری مد نظر قرار می­گیرد.

تجهیزات و زبان برنامه نویسی انتخابی برای سیستم کنترل گلخانه واقع در آبیک، TIA Portal شرکت زیمنس آلمان می باشد که یک پکیج نرم افزاری است که هدف اصلی آن خلق یک بستر یکپارچه مهندسی برای کار با تجهیزات اتوماسیون شرکت زیمنس بوده است. با ارائه این بسته، تمامی نرم افزار های قبلی ارائه شده با یکدیگر یکپارچه شدند و کاربران به آسانی می توانند ارتباطی بدون نقص بین آن ها ایجاد کنند. این پکیج شامل نرم افزار های اصلی شرکت زیمنس یعنی STEP7، WINCCمی باشد.

  • مانیتورینگ :

سیستم های مانیتورینگ شامل نمایش پارامترهای خط تولید بر مبنای P&ID، نمودارها، خطاها، هشدارها و وقایع با در نظر گرفتن برخی استانداردها می­باشد. نمایش تغییرات اطلاعات بایستی در زمان مناسب و واقعی باشد.

مشخصات مانیتورینگ استاندارد :

  • استفاده از رنگهای مناسب برای تشخیص و آگاه نمودن سریع اپراتور از وضعیت داده ها بعنوان مثال حدهای مختلف یک سیگنال آنالوگ فشار با رنگهای مشخص تعیین می­گردد.
  • استفاده از Smart Object یکسان برای تمامی المانهای مشابه بعنوان مثال برای موتورها و پمپ ها، شیرهای برقی و … از شکلی مناسب، با رنگ بندی مشابه و Dataset یکسان و مطابق با نقشه P&ID سایت استفاده نمود تا اطلاعات یکسانی را در اختیار اپراتور قرار دهد.
  • طراحی Dynamic : صفحات طراحی شده می­باید بیشتر حاوی اطلاعات باشد و از استفاده اشکال بزرگ، رنگی و Static در حد امکان خودداری شود.
  • سطوح دسترسی :

وجود قابلیت تعریف سطح دسترسی اپراتورها در سیستم کنترل امر بسیار ضروری می­باشد که بتوان با مشخص کردن نام کاربری و رمز عبور، سطوح دسترسی هر یک از کاربران را تعیین نمود. لازم بذکر است در سیستم کنترل بر پایه برنامه نویسی  S7،(آخرین ورژن تولیدی شرکت زیمنس آلمان)  در صورت استفاده از کتابخانه های استاندارد، فعالیت کلیه User ها اعم از استارت تجهیزات و گروه ها قابل ردیابی می­باشد. به این معنی که زمان استارت و استاپ دقیق تجهیزات و گروه ها در سیستم ثبت می­گردد که این مزیت می­تواند در تهیه Log Sheet ها و سایر گزارش ها مرتبط مورد استفاده قرار گیرد.

  • روش های استارت تجهیزات :

تمام تجهیزات الکتریکی از قبیل موتورها و فن ها و … به دو روش قابل استارت خواهند بود:

Automatic:

در این روش تجهیزاتی که هدف معینی را در راه اندازی یک دپارتمان دنبال می­کنند در قالب یک گروه تعریف می­شوند و اپراتور با یک فرمان می­تواند آن گروه را راه اندازی نماید و پس از راه اندازی کامل آن گروه، اجازه راه اندازی به گروه های دیگر مرتبط با آن داده خواهد شد. در این روش تجهیزات به ترتیب و با رعایت شرایط ذکر شده روشن خواهند شد و شرایط مورد نیاز را برای راه اندازی سایر تجهیزات و گروه ها مهیا می­سازند. همانطور که از روش فوق قابل استنباط است، اپراتوری با سرعت بیشتر و دقت بالاتر انجام خواهد گرفت و خطای اپراتوری به حداقل خواهد رسید و همچنین کلیه شرایط راه اندازی موجود در اینترلاکینگ یا همان منطق برنامه نویسی رعایت خواهد شد.

 

Local:

در این روش اپراتور محلی می­تواند از محل تجهیز اقدام به راه اندازی نماید. همانطور که از روش فوق قابل استنباط است، اپراتوری کلیه شرایط راه اندازی را رعایت خواهد شد.

  • اجزای کنترل کننده­های گلخانه­ای :

سنسورها :

سنسورها در سیستم کنترل وظیفه اندازه­گیری عوامل مختلف محیطی را به عهده دارند، دقت و قابلیت اطمینان و سرعت عکس­العمل در مقابل تغییرات عوامل محیطی از مهم ترین فاکتورهای انتخاب سنسور میباشد. با توجه به عوامل محیطی سنسورها به شرح زیر وجود دارد:

  • سنسور نور :

سنسور سنجش نور (لوکس متر) جهت اندازه گیری میزان شدت تابش در زمان های مختلف و فصول مختلف سال می باشد که در ایستگاه هواشناسی بیرون گلخانه و هم چنین داخل گلخانه نیز نصب می گردد.

  • سنسور CO2 :

این سنسور میزان CO2 داخل گلخانه را اندازه گیری کرده و در صورت کمبود آن در فضا دستور تزریق CO2 به داخل گلخانه از سیستم کنترل صادر می شود. (در صورت سفارش)

  • سنسور دما :

این سنسورها برای اندازه گیری در قسمتهای مختلف گلخانه به کار می­روند و معمول ترین آنها سنسور اندازه گیری محیط میباشد.این سنسورها دمای متوسط محیط را اندازه گیری می­کنند.بنابراین از نصب در مناطقی از گلخانه که بسیار سرد و یا بسیار گرم میباشد،بایستی اجتناب شود.

  • سنسور رطوبت:

این سنسورها جهت اندازه گیری رطوبت نسبی هوا به کار میرود،این سنسورها به دو صورت زیر ساخته میشوند:

الف) سنسورهای برقی به دوگروه رطوبت سنج­های خازنی و رطوبت سنج­های مقاومتی تقسیم می­شوند.

ب) رطوبت سنج خشک و تر که با استفاده از قرائت درجه حرارت خشک و تر و به کمک جداولی می­توان به رطوبت نسبی هوا پی برد.دقت این رطوبت سنج­ها خوب بوده و برای محیط­هایی با رطوبت نسبی بالاتر از ۹۰% مثل محیط­های اتاق جوانه زنی و تکثیر مناسب میباشند.

  • سنسورهای بارندگی:

این سنسورها در خارج از گلخانه نصب می­شوند و وجود و یا عدم وجود بارندگی را تشخیص می­دهند.اساس کار آنها بر انعکاس و شکست نور در مایعات استوار می­باشد.این سنسورها قادر به اندازه گیری میزان و مقدار بارندگی نمی­باشند.از این سنسورها در موقع بارندگی برای باز وبسته کردن دریچه­ها و بستن سقف استفاده   می­شود. برخی از این سنسورها میتوانند برف و باران و شبنم را نیز از یکدیگر تشخیص دهند. (در صورت سفارش)

  • بادسنج­ها:

جهت اندازه گیری سرعت و جهت باد بکار می­روند.عموما در خارج از گلخانه نصب می­شودولی در مواقع خاص ممکن است برای ثبت جریان هوا در داخل گلخانه ها نیز نصب شوند.با استفاده از جهت و میزان سرعت باد می­توان در باز و بسته بودن دریچه­های هواکش را تنظیم نمود.

  • سنسورهای کنترل تغذیه گیاهی:

این سسنسورها جهت اندازه گیری اسیدیته خاک (pH) به منظور تعیین غلظت محلول­های اصلاح کننده خاک و جهت اندازه گیری میزان شوری آب (EC) و یا عصاره خاک از دستگاههای اندازه گیری هدایت الکتریکی استفاده می­گردد. (در صورت سفارش)

  • سنسورهای متفرقه:

به منظور افزایش عملکرد گلخانه و بهبود شرایط گلخانه ممکن است از سنسورهای دیگری نیز استفاده گردد.این سنسورها شامل تنظیم زنگ خطر برای شرایط خاص مانند پر شدن مخازن یا بالا رفتن فشار با درجه حرارت به دلیل بروز نقص فنی در سیستم کنترل و اعلام اتفاقات غیرمنتظره مثل آتش­سوزی در گلخانه و تاسیسات آن می­باشد. (در صورت سفارش)

  • سیستم هواشناسی هوشمند:

سیستم کنترل تعبیه شده در قالب PLC SIEMENS کنترل محیطی و پروسس گلخانه را بر اساس شرایط محیطی داخل و خارج تحت کنترل می گیرد و در زمانهای و شرایط آب و هوایی فرامین را به عملگر ها (فنها ، خنک کننده ها، مه سازها، دریچه ، …) ارسال می کند.

 

EnglishRussiaIran
X