«Умная теплица» на базе ISaGRAF введена в эксплуатацию НПО «АвтоматикА».

АСУ МТ построена на базе контроллеров LinPAC компании ICP DAS, программирование которых осуществлялось с помощью ведущей мировой системы программирования контроллеров в стандартах IEC 61131-3 и IEC 614999 - ISaGRAF. В качестве целевой задачи ISaGRAF для LinPAC использована инновационная разработка компании «ФИОРД» - ISaGRAF 5++ ACE Target (http://isagraf.ru/rasshireniya-isagraf/isagraf-5-ace-target) и встроенные в исполнительную систему ISaGRAF средства графического интерфейса ISaGUI (http://isagraf.ru/rasshireniya-isagraf/graficheskiy-interfeys-isagui).

Описание объекта автоматизации:

Управлению подлежит теплица площадью 1 400 кв. м (производства ООО «Агрисовгаз»), входящая в тепличный комплекс Малоярославецкого тепличного комбината в г. Малоярославце Калужской области:

Теплица представляет собой один объем. Для большей информативности в теплице установлено два датчика температуры воздуха. Теплица оснащена следующими инженерными системами:

• Подпочвенный обогрев;
• Надпочвенный обогрев;
• Зональный обогрев;
• Кровельный обогрев;
• Форточки (левые, правые);
• Рециркуляционные вентиляторы;
• Электродосвечивание;
• Полив.

Для реализации функции поддержания микроклимата АСУ МТ управляет системами обогрева и форточками. Для регулирования температуры теплоносителя систем предусмотрен тепловой узел, примыкающий к теплице. Контроллер и дисплей оператора установлены в операторской, которая находится на расстоянии примерно 200 м от теплицы.

Состав АСУ МТ для «умной теплицы»:

• PLC-контроллер LinPAC - 1 шт;
• модуль DSM - 2 шт;
• модуль DM - 3 шт;
• модуль I-7520 (преобразователь 232/485) - 1 шт;
• датчики (температуры, влажности, метеопараметров) – 1 компл.;
• монитор;
• клавиатура;
• мышь.

Цена данной АСУ МТ – 370 000 руб.

АСУ МТ в автоматическом режиме выполняет следующие задачи:

• управляет системами обогрева и форточками с целью поддержания параметров микроклимата в теплице (температура воздуха, температура теплоносителя системы подпочвенного обогрева);
• представляет значения температур воздуха, теплоносителя подпочвенного обогрева и теплоносителя надпочвенного обогрева за последние 24 часа в графической форме.

Регулирование температуры воздуха.

Если температура воздуха в теплице становится ниже заданной, то включается система надпочвенного обогрева. Путем управления трехходовым смесительным клапаном (ТСК) системы надпочвенного обогрева температура воздуха в теплице поддерживается равной заданию. Если мощности системы надпочвенного обогрева не хватает и температура воздуха в теплице продолжает снижаться, включается система зонального обогрева. Если температура воздуха продолжает снижаться, включается система кровельного обогрева. Если температура воздуха в теплице становится выше заданной, то системы отключаются в обратном порядке. Если температура воздуха в теплице становится выше заданной на величину <дельта температуры для форточек>, то открываются форточки с учетом направления и скорости ветра.

Работа систем регулирования температуры воздуха в указанном порядке обеспечивается путем задания <дельты температуры для форточек>, т. е. отклонения температуры воздуха в теплице от заданной. Таким образом, обеспечивается согласованная работа систем, исключающая, к примеру, ситуацию, в которой одновременно работают системы обогрева и открываются форточки. В то же время, задавая величину <дельты температуры для форточек> равной нулю или даже отрицательному значению, можно обеспечить одновременную работу систем обогрева и форточек, что может быть полезно для снижения влажности воздуха в теплице.

Регулирование температуры теплоносителя системы подпочвенного обогрева. Для системы подпочвенного обогрева задается температура теплоносителя. Если заданная температура теплоносителя больше 10 °С, то включается насос системы подпочвенного обогрева. Если температура теплоносителя ниже заданной, то ТСК системы подпочвенного обогрева открывается; если температура теплоносителя выше заданной, то ТСК системы подпочвенного обогрева закрывается. Если температура теплоносителя превышает заданную более чем на 10 °С, то насос системы подпочвенного обогрева отключается, и ТСК закрывается. Таким образом, обеспечивается защита пластиковых труб системы подпочвенного обогрева от расплавления.

Рис. 2 Экран оператора «умной теплицы»

Как отметил руководитель проектов ООО НПО «АвтоматикА» Полтораков Михаил Васильевич, «программа, драйверы, связь с УСО работало (и работает) хорошо и надежно. И еще. Мы бы не сделали эту работу в сжатые сроки без оперативной технической поддержки специалистов компании «ФИОРД»».

В ближайших планах ООО НПО "АвтоматикА" - запуск аналогичных систем еще на нескольких теплицах. Подробнее на NPO-AvtomaticA.ru

О целевой задаче ISaGRAF 5++ ACE Target

ISaGRAF 5++ ACE Target - полный комплекс решений для высокоскоростной обработки, управления и доставки данных на верхний уровень систем АСУ. ISaGRAF 5++ ACE Target - новая целевая система, разработанная компанией «ФИОРД» на основе оригинальной целевой системы ISaGRAF версии 5 и реализованная на языке С++ с использованием библиотеки ACE (Adaptive Communication Environment).

ISaGRAF 5++ ACE Target поддерживает все функциональности стандартной целевой системы ISaGRAF 5 и имеет ряд дополнительных возможностей и особенностей:

• все системно зависимые функции заменены на вызовы функций библиотеки ACE, поэтому исходные тексты целевой системы едины для разных ОС. К настоящему времени выполнено портирование и тестирование нового таргета в следующие операционные системы: Linux, QNX 4.25, QNX Neutrino, Windows XP, FreeBSD, OpenSolaris. Библиотека ACE поддерживает десятки платформ и развивается;
• инвариантность к платформе: все конечные таргеты имеют одинаковые возможности и единое PLC-описание в среде Workbench, т.е. перенос проекта на конфигурацию с другой ОС не требует его перекомпиляции; повышенная стабильность (детерминированность) цикла с заданным временем исполнения;
• высокая скорость исполнения цикла в режиме “как успеет” – от 5 мкс; перенос с платформы на платформу драйверов протоколов, использующих стандартные коммуникационные устройства (RS232, Ethernet, USB), не требует изменения исходных текстов драйверов, достаточно простой перекомпиляции;
• инструмент IODevKit предоставляет разработчику возможность использования языка С++ и библиотеки ACE для создания эффективных драйверов устройств и встроенных в таргеты функций. ACE содержит большой набор полезных классов (набор С++ контейнеров для манипуляции с данными, класс String и пр.).

Для целевых систем ISaGRAF 5++ ACE Target разработан широкий перечень функциональных расширений, реализующих дополнительные возможности:

• набор функций измерения времени с высоким разрешением (с точностью до 1 микросекунды);
• набор функций быстрой обработки массивов ISaGRAF для создания, копирования, сложения, умножения векторов;
• набор функций быстрой обработки матриц (двумерных массивов ISaGRAF) для создания, копирования, сложения, умножения матриц, решения линейной системы уравнений;
• набор функций обработки сигналов (FFT, цифровые фильтры);
• набор функций для запуска внешних приложений из ISaGRAF;
• набор функций сохранения и считывания начальных значений переменных;
• модуль ISaFDA для поддержки быстрого доступа к данным по протоколу FDA (Fast Data Access) из удаленных клиентов (например, FDA-OPC).

Модуль JIT-компиляции (для платформ x86). Предназначен для ускоренного выполнения фрагментов TIC-кода, путем его преобразования в машинный код процессора, что обеспечивает ускорение работы целевой системы в 3-4 раза.

Система графического интерфейса ISaGUI

Система ISaGUI предназначена для обеспечения интерактивного графического отображения данных реального времени непосредственно в исполнительной системе ISaGRAF 5++ ACE Target. Система реализована в виде виртуального устройства gui и пакета специальных функций, встроенных в Workbech. Исполнительная система может работать в контроллерах с ОС Linux/ Solaris/ FreeBSD/Windows XP. Для проектирования графического интерфейса используется Редактор Графического Интерфейса GLADE (http://glade.gnome.org/) на основе GTK+.

На сайте компании «ФИОРД» www.isagraf.ru можно скачать демонстрационные версии ISaGRAF, документацию на русском языке и ознакомиться с примерами ISaGRAF-контроллеров и ISaGRAF-проектов за рубежом и в России.

Результатом внедрения «умной теплицы» явилось обеспечение оптимального микроклимата для выращиваемых растений, резкое повышение урожайности и качества овощей. Возможен тест-драйв «умной теплицы».