Автоматическое управление температурой в парниках

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Температура почвы мало отличается от температуры окружающего воздуха и достаточно стабильна. Однако при понижении этого параметра замедляется поглощение растением питательных веществ и воды, а при повышении -- чрезмерно развивается корневая система.

Температуру почвы в теплице поддерживают с помощью системы подпочвенного обогрева, монтируемой обычно только в рассадных теплицах. Слой обогреваемого грунта имеет громадную тепловую емкость, и задача автоматизации осуществима только потому, что объект практически не подвержен действию внешних возмущений, поскольку температура воздуха в теплице достаточно стабильна, а солнечные лучи задерживаются растениями.

Наиболее существенное возмущение -- изменение температуры греющей воды (возмущение по каналу передачи регулирующего воздействия). Для автоматизации объектов этого класса рекомендуются каскадные САУ . Система включает в себя два контура регулирования: внутренний (малоинерционный), обеспечивающий стабилизацию температуры воды, поступающей в систему обогрева, и внешний (инерционный), стабилизирующий температуру почвы на глубине 15 см от поверхности. управление температура парник

Задача внешнего контура -- компенсация возмущений, вызванных изменением температуры воздуха, поливом и т. д.

Обычно во внутреннем контуре стабилизации температуры воды действует ПИ-, а во внешнем -- П-регулятор, выходной сигнал которого может быть ограничен, чтобы исключить опасность повышения температуры воды до уровня, вызывающего ожоги корневой системы растений. Схема управления дополняется защитой, вырабатывающей запрет на дальнейшее открытие регулирующего клапана при аварийном повышении этого параметра. В ангарных теплицах температуру почвы поддерживают постоянной с помощью многоканального регулятора, изменяющего расход воды в полимерных трубах системы подпочвенного обогрева.

1. Принципиальная электрическая схема автоматического управления температурой в парниках

Нагревательные элементы переводят с одного напряжения питания на другое (220 или 380 В) переключателями S1 и S2. Для автоматического управления (переключатель S3 ставят в положение А) тепловым режимом в воздушном пространстве одного из группы от четырех до шести последовательно соединенных парников, устанавливают датчик температуры ВК, который через регулятор температуры SK выдает импульс на одновременное управление воздушными и почвенными нагревательными элементами (через контактор КМ). В парниках только с почвенным обогревом датчик температуры углубляют в почву парника на 0,1 м.

Рис.1 Принципиальная электрическая схема автоматического управления температурой в парниках.

2. Функциональная схема автоматического управления температурой в парниках

Рис.2 Функциональная схема автоматического управления температурой в парниках.

На функциональной схеме (рис.2) ОУ - объект управления парник. Воспринимающим органом является датчик температуры BK , который служит для контроля температуры в парнике. В качестве задающего органа ЗО используется регулятор температуры SK. Он, так же, исполняет роль сравнивающего органа СО. Усилительным элементом УО является магнитный пускатель KM. Исполнительным органом ИО служит нагревательный элемент (вода), которая осуществляет подогрев почвы и воздуха. Роль регулирующего органа выполняет камера смешивания горячей и холодной воды.

3. Функционально-технологическая схема автоматического управления температурой в парниках

Рис.3 Функционально-технологическая схема автоматического управления температурой в парниках.

ТЕ - чувствительный элемент датчика BK;

ТС - регулирующий элемент датчика BK;

4. Выбор оборудования

Примем Iн=10А

1) датчик температуры 100 П: платиновый термометр сопротивления (Т= -100…+200 °С).

2) регулятор температуры РТ-2: климатическое исполнение-У (Uн=220 В)

3) магнитный пускатель ПМЕ-131 (Iн=10 А)

4) автоматический выключатель QF серии АП-50 3 МД (Uн-500 В, Iкзампл.=38 А, Iнрасц.=1.6 А)

5) Переключатель S3 серии ТП1-2, , Iн = 2А, Uн = 220В 1

5. Проверка системы на устойчивость в МВТУ

Даны передаточные ф-ии звеньев:

1) ОУ:

, где Т=1000 с

2) ВО - термопара:

,

где к_t - коэффициент передачи, к_t=0,0005…0,001

Т_t=3…10 с

3) УО - магнитный усилитель:

,

где к_му - коэффициент усиления магнитного усилителя, к_му=10…50

Т_му - постоянная времени, Т_му=0,01…0,1 с

4) ИО - электромагнитный исполнительный механизм:

,

где к_Э - коэффициент передачи, к_э=0,05…0,1 мм/Вт

Т_Э1 - электромагнитная постоянная времени, Т_Э1=0,001…0,0015 с

Т_Э2 - механическая постоянная времени, Т_Э2=0,005…0,01 с

5) РО - камера смешивания горячей и холодной воды:

, где

где к_с - коэффициент передачи, к_с=50…100 °С/рад

Т_с - постоянная времени камеры смешивания, Т_с=0,01…0,03с

рис.4. Структурная схема САР

Размещено на http://www.allbest.ru/