UNITATEA EXECUTIV PENTRU FINAN AREA ÎNV MÂNTULUI SUPERIOR, A CERCET RII, DEZVOLT RII ŞI INOV RII PROGRAMUL INOVARE – CECURI DE INOVARE FORUMUL PENTRU INOVARE
Sistem de reglare a irig rii bazat pe monitorizarea umidit ii solului - SIRIUS PN-II-IN-CI-2012-1-0179
Furnizorul de servicii: UPB – Centrul de cercetare ACPC
Alexandru Dumitraşcu, Dan Ştef noiu, Janetta Culi , Grigore Stamatescu
Beneficiar: S.C. Simcontrol Solutions S.R.L. Paul Iordache
Bucureşti, octombrie 2013
Cuprinsul prezent rii 1. 2.
Introducere Subsistemele de achizi ie, monitorizare Ĺ&#x;i control ale procesului de iriga ie
3.
Arhitectura propus
4.
Rezultate Ĺ&#x;i concluzii
1. Introducere Ideea proiectului – monitorizarea şi controlul mediului de ser prin intermediul unui sistem distribuit care interconecteaz trei subsisteme: subsistemul wireless pentru achizi ie şi monitorizare de date; subsistemul de control complet automatizat, având componente PLC şi HMI conectate într-o re ea de comunica ie industrial ; subsistemul de iriga ie alc tuit din dou bazine cu ap , elemente de execu ie şi senzori. În concordan cu datele provenite de la senzori, subsistemul automat de control decide ciclurile procesului de iriga ie a plantelor, furnizând comenzile corespunz toare subsistemului de iriga ie. Utilizatorii au la dispozi ie o interfa grafic – eKo-View – a procesului de achizi ie şi monitorizare a datelor provenite de la senzori. Pentru comunica ia datelor între dispozitivelor centrale a fost dezvoltat şi implementat un protocol de comunica ie bazat pe ModbusTCP.
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control ale procesului de iriga ie Prima etap : achiziţia şi procesarea primară a datelor colectate de la reţeaua de senzori wireless eKo-Server echipamentul central care colectează datele şi rulează aplicaţia de monitorizare de la distanţă (Web)
a fenomenului ecologic studiat 6 noduri wireless
care formează o reţea de tip “plasă”, colectează datele de la senzori şi le transmite către baza radio cuplată la Server
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...) baza radio preia datele de la eKo-noduri şi le transferă la eKo-Server
eKo-Serverul rulează o distribuţie de Linux Debian şi este pre-echipat cu aplicaţiile software eKo-View şi XServe pentru managementul reţelei de senzori wireless şi vizualizarea datelor de la distanţă. eKo-Serverul calculează valorile medii ale parametrilor achiziţionaţi, pentru fiecare oră, zi, săptămână, lună şi an stocarea datelor într-o bază de date SQLite şi realizarea statisticilor pe termen lung. În eKo-Server au fost dezvoltate şi implementate aplicaţii software suplimentare care au scopul de a permite comunicaţia datelor între subsisteme: un protocol de comunicaţie bazat pe ModbusTCP, care facilitează transmisia de date între eKo-Server şi Simatic S7-1200 PLC (Siemens) o interfaţă locală implementată pe dispozitivul KTP600 HMI (Siemens).
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...)
Aplicaţia eKo-View oferă o interfaţă Web cu funcţionalităţi multiple: achiziţia de date şi monitorizarea lor de la distanţă, configurarea şi mentenanţa reţelei wireless, vizualizarea datelor în timp real prin intermediul graficelor definite de utilizatori, posibilitatea setării unor nivele de alertă prin expedierea de e-mail-uri etc.
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...) A doua etap : decizia luată la nivelul subsistemului de control, constând într-o reţea de echipamente de automatizare conectate prin Profinet: PLC Simatic S7-1200 unitatea centrală (Master), care colectează toate datele provenite de la eKo Server prin intermediul magistralei Profinet cu protolcol ModbusTCP
programarea s-a realizat folosind o staţie de lucru conectată la panoul de automatizare tot prin intermdiul magistralei Profinet echipamentul Master calculează valoarea medie a parametrilor monitorizaţi şi ia decizia de a comanda electrovalvele pentru a asigura umiditatea solului între limitele presetate de utilizator detectează condiţiile anormale de funcţionare şi defectele în sistem, luând deciziile care se impun (ex.: avarie) pot fi stocate şi vizualizate propriile comenzi, astfel încât eventualele probleme pot fi detectate şi corectate de operatorul uman
KTP600 HMI panou operator cu touch screen care permite utilizatorului de a avea o imagine completă a valorilor parametrilor din sistem
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...) Simatic LOGO! PLC unitate secundară (Slave), care recepţionează comenzile provenite de la Masterul S7-1200 prin magistrala de comunicaţie Profinet
Sistemul decontrol bazat pe PLC-uri, având comunica ie Profinet
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...)
4 elemente de execuţie – 3
electrovalve şi o pompă – sunt comandate de LOGO! PLC în concordanţă cu instrucţiunile primite de la Masterul S7-1200 De asemenea, Masterul S7-1200 recepţionează semnale digitale de la senzorii de nivel din cele două bazine cu apă Arhitectura subsistemului de control
2. Subsistemele de achizi ie, monitorizare şi control (continuare...) A treia etap : procesul de irigaţie, care închide bucla de control două bazine cu apă cu senzori de nivel de tip flotor (nivele max, min şi mijloc) o pompă urcă apa la înălţimea de 3 metri pentru a umple cel de-al doilea bazin trei electrovalve una de tip NO şi două de tip NC o valvă cu flotor închide alimentarea cu apă a primului bazin
3. Arhitectura complet propus pentru sistemul distribuit
4. Rezultate şi concluzii S-a observat că sistemul are o mare influenţă asupra evoluţiei parametrilor de interes (umid. sol).
Graficul evolu iei parametrului “umiditate sol” arat astfel: - prima perioad de timp, în care sistemul de iriga ie nu era implementat şi testat; - dup punerea în func iune a sistemului limitele de varia ie ale parametrului de interes au fost sim itor ajustate, aceasta însemnând un confort mai bun al plantelor, ceea ce reprezint chiar
Vă mulţumim!