49872 (Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах), страница 6
Описание файла
Документ из архива "Автоматизированная система управления климатом в тепличных хозяйствах", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "информатика" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "49872"
Текст 6 страницы из документа "49872"
Таблица 7.1 – Измеряемые физические величины АСУ ККТХ
Параметр регулирования | Ед. изм. | Мин. | Макс. | Контроллер | Количество |
Влажность воздуха | % | 0 | 100 | HIH-3602 | 1 |
Влажность почвы | % | 0 | 40 | GARDENA | 8 |
Температура воздуха | t° | 0 | 70 | KTY-81-210 | 1 |
Температура воды в резервуаре | t° | 0 | 60 | ETF01 | 1 |
Уровень воды в резервуаре | м | 0 | 3 | SML-PS1 | 1 |
Расход воды | м3 | 0 | 20 | ДРК-4-ОП | 1 |
8. Описание схемы функциональной электрической автоматизации
Автоматическую систему мониторинга и управления водозаборным узлом можно условно разбить на три составляющих:
-
система управления ТХ;
-
рабочее место оператора.
Первая подсистема изображена на функциональной схеме автоматизации в явном виде, последняя – в виде табличного обозначения ЭВМ. Оборудование включает в себя датчики, устанавливаемые по месту, исполнительные устройства, приборы, устанавливаемые на щите.
Все условные обозначения приборов и средств автоматизации исполнены в соответствии с ГОСТ 21.404-85.
9 Выбор и обоснование отдельных узлов и элементов
9.1 Датчик влажности воздуха
По требуемой точности измерения, которая определяется точностью поддержания влажности и коэффициентом :
и заданному диапазону изменения регулируемой переменной выбираем датчик HIH-3602-L фирмы Honeywell (рис. 9.1).
Рис. 9.1 - Внешний вид датчика влажности
Датчики этой серии предназначены для использования в многоканальных автоматизированных системах контроля параметров микроклимата на базе ПЭВМ, которые осуществляют непрерывные круглосуточные измерения относительной влажности воздуха и поддержание заданных режимов.
В настоящее время на практике для измерения относительной влажности применяется несколько технологий, использующих свойство различных структур изменять свои физические параметры (емкость, сопротивление, проводимость и температуру) в зависимости от степени насыщения водяным паром. Каждой из этих технологий свойственны определенные достоинства и недостатки (точность, долговременная стабильность, время преобразования и т.д.).
Среди всех типов емкостные датчики, благодаря полному диапазону измерения, высокой точности и температурной стабильности, получили наибольшее распространение, как для измерения влажности окружающего воздуха, так и применения в производственных процессах.
Компания Honeywell производит семейство емкостных датчиков влажности, применяя метод многослойной структуры (рис.5), образуемой двумя плоскими платиновыми обкладками и диэлектрическим термореактивным полимером, заполняющим пространство между ними. Термореактивный полимер, по сравнению с термореактивной пластмассой, обеспечивает датчику более широкий диапазон рабочих температур и высокую химическую стойкость к таким агрессивным жидкостям и их парам, как изопропил, бензин, толуол и аммиак. В дополнение к этому датчики на основе термореактивного полимера имеют самый большой срок службы в этиленоксидных стерилизационных процессах.
Характеристика | Величина |
Активный материал | термореактивный полимер |
Подложка | керамическая или кремниевая |
Изменяющийся параметр | ёмкость |
Измеряемый параметр | % RH |
Диапазон измерения | 0…100% RH |
Точность | ±1…±5% |
Гистерезис | 1,2% |
Линейность | ±1% |
Время отклика | 5…60 сек |
Диапазон рабочих температур | -40…+1850С |
Температурный эффект | -0,0022% RH/0С |
Долговременная стабильность | ±1% RH/5 лет |
Стойкость к загрязнению | отличная |
Стойкость к конденсату | отличная |
В процессе работы водяной пар проникает через верхнюю пористую обкладку конденсатора (рис.5) и уравновешивается с окружающим газом. Одновременно эта обкладка защищает электрические процессы, протекающие в полимерном слое, от внешних физических воздействий (света и электромагнитного излучения). Слой полимера, покрывающий пористый платиновый электрод сверху, служит защитой конденсатора от пыли, грязи и масел. Такая мощная фильтрационная система, с одной стороны, обеспечивает датчику длительную бесперебойную работу в условиях сильной загрязненности окружающей среды, с другой - снижает время отклика.
Выходной сигнал абсорбционного датчика влажности представляет собой функцию от температуры и влажности, поэтому для получения высокой точности измерения в широком диапазоне рабочих температур требуется температурная компенсация характеристики преобразования. Компенсация особенно необходима, когда датчик используется в индустриальном оборудовании для измерения влажности и точки росы (рис. 9.2).
Рис. 9.2 - Метод многослойной структуры, применяемый при изготовлении датчиков влажности
Датчики влажности Honeywell - это интегрированные приборы. Помимо чувствительного элемента, на той же подложке расположена схема обработки сигнала, которая обеспечивает преобразование сигнала, его усиление и линеаризацию. Выходной сигнал датчика Honeywell является функцией от напряжения питания, окружающей температуры и влажности. Чем выше напряжение питание, тем больше размах выходного сигнала и, соответственно, чувствительность. Связь же между измеренной датчиком влажностью, истинной влажностью и температурой показана на объемной диаграмме (рис. 9.3).
Рис. 9.3 - Связь между измеренной датчиком влажностью, истинной влажностью и температурой
Она легко аппроксимируется с помощью комбинации двух выражений:
-
Прямая наилучшего соответствия при 25 °C (жирная линия на диаграмме), описывается выражением Uвых = Uпит(0,0062 · (%RH25) + 0,16). Из этого уравнения определяется процент RH25 при температуре 25 °C.
-
Далее производится температурная коррекция и вычисляется истинное значение RH: RHистинная = (%RH25) · (1,0546 - 0,00216T), где T измеряется в °C.
Выражения выше соответствуют характеристикам реальных датчиков со следующими отклонениями:
– для
– для
– для
Модели HIH-3602-L и HIH-3602-L-CP выполнены в корпусе TO-39 со щелевым отверстием. Они предлагают оптимальное соотношение цена/надежность. Эти датчики нашли широкое применение в метеорологическом оборудовании и системах климат-контроля.
9.2 Датчик расхода воды на распыление
Датчик ДРК-4 предназначен для измерения расхода и объема воды в трубопроводах и имеет следующие технические характеристики:
1) Измеряемая среда – вода с параметрами:
– температура от 1 до 150°С;
– давление до 2,5 МПа;
– вязкость до 2·106 м2/с
2) Диаметр трубопровода Dу 80...4000 мм
3) Динамический диапазон 1:100
4) Пределы измерений 2,7...452 400 м3/ч
5) Выходные сигналы: токоимпульсный (ТИ); унифицированный токовый 0…5, 4…20 мА;
6) Предел допускаемой относительной погрешности измерений объема и расхода по импульсному сигналу и индикатору:
±1,5% при скоростях потока 0,5...5 м/с;
±2,0% при скоростях 0,1≤V<0,5; 5 7) Предел допускаемой относительной погрешности измерения времени наработки ±0,1%; 8) 1 или 2 канала измерения расхода; 9) Формирование почасового архива значений объема и расхода; 10) Самодиагностика. Принцип действия датчиков ДРК-4 основан на корреляционной дискриминации времени прохождения случайными, например, турбулентными флуктуациями расстояния между двумя парами ультразвуковых акустических преобразователей АП1-АП4, АП2-АП3. Это время транспортного запаздывания и является мерой расхода контролируемой среды, движущейся по трубопроводу. Во время работы акустические преобразователи (АП1-АП4), возбуждаемые генераторами ультразвуковой частоты (ГУЧ1 и ГУЧ2), излучают ультразвуковые колебания. Эти колебания, пройдя через поток жидкости, порождают вторичные электрические колебания на АП. Из-за взаимодействия встречных ультразвуковых лучей с неоднородностями потока, обусловленными, например, турбулентностью этого потока, электрические колебания на АП оказываются модулированными. Эти колебания поступают на фазовые детекторы (ФД1 и ФД2) и далее на корреляционный дискриминатор (КД), управляемый микропроцессором. В результате корреляционной обработки определяется время транспортного запаздывания, по которому микропроцессор производит вычисление периода выходных импульсов и их формирование. Далее КД определяет объем нарастающим итогом, мгновенный расход, время наработки и выводит информацию на индикатор. Выходные импульсы преобразователя ДРК-4ЭП могут передаваться для дополнительной обработки на тепловычислитель, счетчик-интегратор либо оконечный преобразователь ДРК-4ОП, который формирует унифицированный токовый выходной сигнал 0…5, 4…20 мА, пропорциональный мгновенному расходу. Конструктивно датчик ДРК-4 состоит из комплекта первичных преобразователей ДРК$4ПП, электронного преобразователя ДРК-4ЭПХХ и оконечного преобразователя ДРК-4ОП. Комплект первичных преобразователей состоит из 4-х акустических преобразователей ДРК-4АП с соединительными кабелями длиной 3 м и 4-х штуцеров для монтажа их на трубопроводе. Контроллер блока индикации суммирует входные импульсы, вычисляет накопленный объем нарастающим итогом и мгновенный расход, выводит эту информацию на индикатор, формирует двоичный код, характеризующий мгновенный расход, который вводится в ЦАП, формирует архив. Основные преимущества: отсутствие сопротивления потоку и потерь давления; возможность монтажа первичных преобразователей на трубопроводе при любой ориентации относительно его оси; коррекция показаний с учетом неточности монтажа первичных преобразователей; сохранение информации при отключении питания в течение 10 лет; беспроливной, имитационный метод поверки; межповерочный интервал - 4 года. 9.3 Исполнительный механизм В качестве исполнительного механизма синтезируемой системы используется миниспринклер 4191 компании JHi I.S., который специально разработан для поддержания постоянной влажности, уменьшения высоких температур в жарком климате за счет испарения и для орошения растений в специальных условиях. Миниспринклер обеспечивает туманообразование с очень мелким размером капелек - приблизительно от 50 до 250 микрон при давлении 3.0 Атм. Уникальная конструкция исключает образование крупных капель и капание на растения при размещении спринклеров сверху. Миниспринклер работает в широком диапазоне давления воды. Поднимая давление и используя спринклеры с меньшим расходом воды, можно получить минимальный размер капель. Минимальное давление, при котором закрывается предохранительный клапан, равно приблизительно 2.5 Атм. Миниспринклеры могут устанавливаться как на стойках, так и подвешиваться в случае верхней разводки воды. Материал Полиацетат Расход воды 12,20,35,50,70,90,160,180 литров в час Рабочее давление 1,0…4,0 атм. Диаметр орошения 2,0…4,0 м Угол раскрытия факела воды Круговой, примерно 310° Направление распыления Горизонтальное/вертикальное Размер капель крон при давлении 3,0 атм. 9.4 Датчик уровня воды в резервуаре ADZ-Floater Probe SML-PS1 «NAGANO » Диапазоны измерения давления, бар 0-25 Выходной сигнал, мА 4-20 Схема включения Двухпроводная Питание, В 10-32 Температура, оС +5…+70 Точность измерения, % 0,5 9.5 Датчик влажности почвы Gardena Для учета влажности почвы в автоматическом управлении поливом. Долговечность и надежность работы за счет термоэлектрического измерения разности температур в почве. Требуемая влажность задается с помощью вращающегося регулятора. Индикация актуального значения влажности почвы. Укомплектован соединительным кабелем 5 м со штекером. 9.6 Датчик температуры в помещении теплицы KTY81-210 Датчики температуры серии KTY81-2 имеют положительный температурный коэффициент сопротивления и хорошо подходят для измерительных устройств, а также для систем контроля и управления. Датчики помещаются в специальный освинцованный пластиковый корпус. Технические характеристики: нижний порог измеряемой температуры – -55 С; сопротивление, соответствующие нижнему порогу – 1980 Ом (при 1 мА); верхний порог измеряемой температуры – 150 С; сопротивление, соответствующие верхнему порогу – 2020 Ом (при 1 мА); максимальная сила тока на выходе – 10 мА; температурный коэффициент – 0,79; тепловая постоянная времени – 30 с на открытом воздухе; ошибка - 3,02 С. 9.7 Датчик температуры воды в резервуаре numerix ETF01 Погружные датчики температуры устанавливаются непосредственно в трубопровод для измерения температуры воды (или другого теплоносителя) в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Длина от 50 до 400 мм Диапазон измеряемых температур - от -30 до +150 градусов
Наименование параметра
Величина