موضوعات
  • آموزش
  • CTC
  • IFM
  • Nuovafima
  • SCHNEIDER
  • SMC
  • مقاله
  • Linde
  • پرینترهای صنعتی
  • پیوندها
    برچسب ها

    تقاضای غذا روز به روز در حال افزایش است پس در نتیجه صنعت کشاورزی نیز باید درهمین راستا رشد کند تا بتواند پاسخ گوی نیاز مردم باشد .

    گلخانه­ ها مکانی هستند که در آن تولید سازمان یافته محصولات زراعی قرار دارد.

    استاندار دما، رطوبت هوا، شدت نور، رطوبت خاک، مقدار دی اکسید کربن و سرعت باد توسط متخصصان بررسی و کنترل می شود.

    شرایط ایجاد محیط­­ های متنوع در شرایط متفاوت برای هر گیاه­، کاری بسیار سختی ست و نیازمند نیروهای انسانی بسیاری است.

    محققان برای استفاده از سیستم­ های مختلف کنترل و نظارت­، سیستم های هوشمند را که سیستم­ های دستی و قابل حمل هستند را مناسب گلخانه ها دانسته­ اند .

    در سیستم ­های هوشمند پارامترها قابل کنترل هستند و این در نظر گرفته می­ شود تا با استفاده از پارمترهای ورودی­، انواع نظارت را بر روی  اتوماسیون­، انجام دهند. ( دما، شدت نور، رطوبت خاک و مقدار دی اکسید کربن).

    اگر دما، فشار، PH خاک و غیره تغییر کند، سیستم هوشمند برای حفظ یا تنظیم آن مقدار به روش مناسب کمک می‌کند.

    این سیستم باعث کاهش نیروی کار بر روی نظارت پارامترها می‌شود، و فرایند خطاهای رخ‌داده توسط کنترل دستی را کاهش می‌دهد.

    در سیستم هوشمند پارامترهای ورودی و خروجی مورد استفاده در کنترل گلخانه به همراه اطلاعاتی در مورد آنها در دستگاه های موبایل و تبلت  نمایش داده می شود.

    گلخانه‌ها دارای کاربردهای متنوعی هستند که اکثر آنها رشد خارج از فصل، سبزیجات – تولید گل و گیاهان – تطبیق محیط کاشت برای گیاه موردنظر – تولید میوه برای بازار صادرات و اصلاح گونه‌های گیاهی است.

    این سازه‌ها از سایزهای کوچک تا محیط‌های بزرگ صنعتی متغیر است.

    گلخانه مینیاتوری به‌عنوان یک گلخانه سرد شناخته می‌شود. فضای داخلی گلخانه در معرض نور خورشید از دمای محیط خارجی به میزان قابل‌توجهی گرم‌تر است و از گیاهان کشت شده در هوای سرد محافظت می‌کند.

    بسیاری از گلخانه‌ها یا گلخانه‌های شیشه‌ای تجاری امکانات تولید فناوری پیشرفته برای سبزیجات یا گل‌ها دارند .

    گلخانه‌های شیشه‌ای پر از تجهیزات از جمله تأسیسات غربالگری، گرمایش، سرمایش، روشنایی هستند و ممکن است توسط یک کامپیوتر کنترل شود تا شرایط را برای رشد گیاه بهینه کند.

    سه پارامتر محیطی توسط حسگرها حساس به دما، رطوبت و نور تشخیص داده می‌شوند و به PLC (Programmable Logic Controller) که اطلاعات را در پایگاه داده ذخیره می‌کنند، منتقل می‌شوند و در رایانه شخصی نمایش داده می‌شوند.

    اتوماسیون گلخانه‌ای با استفاده از PLC

    اتوماسیون گلخانه‌ای با استفاده از PLC را می‌توان انقلابی در کشاورزی عصر حاضر دانست.

    معرفی این سیستم می‌تواند به افزایش سطح زیر کشت در یک محیط کنترل شده کمک کند. محیط گلخانه که برای رشد گیاهان در شرایط آب‌وهوایی کنترل شده برای تولید کارآمد استفاده می‌شود، بخش مهمی از بخش‌های کشاورزی و باغداری را تشکیل می‌دهد

    .شرایط مناسب محیطی برای رشد بهینه گیاه، بهبود عملکرد محصول و استفاده کارآمد از آب و سایر منابع، ضروری است.

    اتوماسیون فرایند دستیابی به داده‌ها از پارامترهای مختلفی که بر رشد گیاه حاکم است، امکان جمع‌آوری اطلاعات با نیاز به نیروی کار کمتر را فراهم می‌آورد.

    سیستم‌های مدیریت عناصر موجود، بسیار پرهزینه هستند و نگهداری آنها دشوار است.

    این پروژه با استفاده از  PLC  طراحی شده است که در آن دما، رطوبت و شرایط روشنایی تجزیه ‌وتحلیل می‌شوند.

     

    نمایی از سیستم هوشمندسازی گلخانه

     

    عملکرد محیطی گلخانه

    توضیحات داده شده در بیشتر منابع، درمورد دمای گلخانه این است که پرتوهای خورشیدی (قسمت قابل رویت و مجاور دامنه‌های مادون‌ قرمز و طیف ماوراء بنفش) با برخورد به سقف گلخانه از آن عبور کرده و توسط زمین منعکس و برگشت داده می‌شود و طول موج‌های بلند در داخل گلخانه مانده و جنس شیشه و سایر مواد مورد استفاده برای دیوارهای گلخانه‌ای تابش مادون ‌قرمز را منتقل نمی‌کنند،

    بنابراین مادون ‌قرمز نمی‌تواند با انتقال اشعه عبور کند.

    ازآنجا که فضای گلخانه برای جابه‌جایی هوا باز نیست، گرما نیز از طریق همرفت نمی‌تواند خارج شود، بنابراین دمای داخل گلخانه افزایش می‌یابد.

    این به اثر گلخانه‌ای معروف است. اثر گلخانه‌ای، به دلیل نبود همرفتی هوا و وجود نور مادون ‌قرمز موجود در محیط باعث تشدید گازهای گلخانه‌ای، از جمله دی‌اکسیدکربن و متان می‌شود که در ادامه باعث افزایش فتوسنتز گیاهان در گلخانه‌ها می‌شود.

    با مطالعات انجام شده خنک‌کردن گلخانه ممکن است پیامدهای اقتصادی داشته باشد.

    تجزیه ‌وتحلیل مسائل مربوط به پرتوهای مادون ‌قرمز در گلخانه با صفحات دارای ضریب بازتاب زیاد می‌توان نتیجه گرفت که نصب چنین صفحه‌هایی میزان گرما را حدود 8٪ کاهش می‌دهد و کاربرد رنگ‌ها در سطوح شفاف برای پوشش سقف گلخانه استفاده می‌شود.

    شیشه‌های کم بازتابنده کامپوزیت، یا شیشه ساده با روکش فیلتر اشعه مادون ‌قرمز باعث صرفه‌جویی نیز می‌شوند. در گلخانه‌های ایران که از سقف با روکش پلاستیکی در اکثر مناطق استفاده می‌کنند با توجه گرم‌ شدن هوا از روکش سبز تیره (شید) استفاده می‌کنند.

    هوشمندسازی با PLC

    این سیستم دما، رطوبت و شدت نور را کنترل می‌کند. ورودی شامل سنسور و فرستنده است و خروجی شامل پمپ‌های آبیاری و شیر برقی و موتورهایی جهت بالابردن پنجره‌ها و فن‌های دمنده است.

    پروژه کلی کنترل توسط PLC انجام می‌شود. منبع تغذیه از خطوط تغذیه (220 ولتAC ) گرفته می‌شود و با استفاده از SMPS یا مبدل به 24 ولت DC برای PLC تبدیل می‌شود. سنسور HT7S، سنسور دما و همچنین سنسور رطوبت و فرستنده به کنترلر است.

    کنترل‌کننده‌های منطقی قابل‌برنامه‌ریزی (PLC) به بخشی جدایی‌ناپذیر از محیط صنعتی تبدیل شده‌اند.

    به‌عنوان یک تکنیسین درگیر فرآیندهای کنترل شده توسطPLC ، درک ویژگی‌های اساسی و قابلیت‌های آنها مهم است.

    یک کنترلر منطقی قابل‌برنامه‌ریزی (PLC) یک کامپیوتر دیجیتالی است که برای اتوماسیون فرآیندهای الکترومکانیکی مانند کنترل ماشین‌آلات روی خطوط مونتاژ کارخانه، سواری تفریحی یا وسایل روشنایی استفاده می‌شود.

     PLCها در بسیاری از صنایع و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

    برخلاف رایانه‌های عمومی،PLC  برای ورودی‌های مختلف و تنظیمات خروجی، دامنه افزایش دما، ایمنی در برابر سروصدای الکتریکی و مقاومت در برابر لرزش و ضربه طراحی شده‌اند.

    در PLC برنامه‌های اجرایی برای کنترل عملکرد دستگاه معمولاً در حافظه و با پشتیبانی باتری یا غیر ولتاژ ذخیره در حافظه می‌شوند.

    به‌عنوان‌مثال برنامه زمانی دریافت اطلاعات مهم است زیرا نتایج خروجی باید در پاسخ به شرایط ورودی در یک‌زمان محدود تولید شود، در غیر این صورت عملیات نتیجه نامطلوب خواهد داد.

     

    کنترل و اجرا اجزاء گلخانه توسط PLC

     

    نحوه عملکرد سیستم

    نوع ماژول‌های ورودی مورد استفاده توسط یک PLC به نوع دستگاه ورودی بستگی دارد. به‌عنوان‌مثال، ماژول ورودی‌های دیجیتال 0 یا 1 هستند، درحالی‌که ماژول ورودی آنالوگ به سیگنال‌های آنالوگ پاسخ می‌دهند. در این حالت، سیگنال‌های آنالوگ شرایط دستگاه یا فرایند را به‌ عنوان طیف وسیعی از ولتاژ یا مقادیر جریان نشان می‌دهند.

    مدار ورودی PLC سیگنال‌ها را به سیگنال‌های منطقی تبدیل می‌کند که CPU می‌تواند از آنها استفاده کند.

    پردازنده با اجرای یک برنامه ذخیره شده وضعیت ورودی‌ها، خروجی‌ها و متغیرهای دیگر را ارزیابی می‌کند.

    سپس برای به‌روزرسانی وضعیت خروجی سیگنال‌هایی را ارسال می‌کند.

    ماژول‌های خروجی سیگنال‌های کنترلی را از CPU دریافت و به مقادیر دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می‌کنند که می‌توانند برای کنترل دستگاه‌های مختلف خروجی استفاده شوند.

    دستگاه برنامه‌نویسی برای واردکردن یا تغییر برنامه PLC یا برای نظارت یا تغییر مقادیر ذخیره شده استفاده می‌شود. پس از ورود، برنامه و متغیرهای مرتبط در CPU ذخیره می‌شوند.

    علاوه بر این عناصر اساسی، یک سیستم PLC ممکن است یک دستگاه رابط اپراتور را نیز برای ساده‌تر کردن نظارت بر دستگاه یا فرایند در اختیار داشته باشد.

    سنسورها
    سنسور در اصل یک فرستنده جریان است که ورودی دما و رطوبت نسبی را به دو خروجی جریان 4 الی 20 میلی‌آمپر جداگانه تبدیل می­کند.

    ورودی رطوبت نسبی معمولاً از 0 تا 100٪ RH است. دما به طور معمول از 0 تا 50 درجه سانتی‌گراد است که در دامنه های مختلف نیست بسته به شرایط کاری سنسور مورد نظر انتخاب می­گردد.

    سنسورهای رطوبت سنج و دمایی برند ifm از نظر فضای نصب مورد نیاز، دقت و عملکرد بالا، پشتیبانی از شبکه قدرتمند IO-link، پشتیبانی قوی از محصول و همچنین قیمت به­صرفه بسیار گزینه مناسبی برای استفاده در سیستم­های هوشمندسازی گلخانه می ­باشند.

    شرکت هیدروپردازش صنعت به عنوان نماینده فروش ifm آلمان آمادگی تامین و پشتیبانی تمامی محصولات برند ifm را دارا می باشد.

     

    سنسور اندازه گیری  دما و رطوبت برند ifm

     

     

    کنترل‌کننده منطقی قابل‌ برنامه‌ریزی  (PLC)

    تمام PLCها دارای مؤلفه‌های اساسی یکسان هستند. این مؤلفه‌ها با هم کار می‌کنند تا اطلاعات را در این زمینه به PLC وارد کنیم و آن اطلاعات را ارزیابی کرده و اطلاعات را به قسمت‌های مختلف ارسال کنیم. بدون هیچ ‌یک از این مؤلفه‌های اصلی،PLC  از عملکرد صحیح خودداری می‌کند. اجزای اصلی شامل منبع تغذیه، واحد پردازش مرکزی (CPU) یا پردازنده، ماژول‌های پردازنده، ماژول‌های ورودی و خروجی (I/O) و وسیله جانبی است.

    PLCهای برند سمکن (Samkoon) به نمایندگی شرکت هیدرو پردازش صنعت در ایران گزینه های مناسبی برای این منظور می باشند. انواع PLC با تعداد I/O های مختلف (16، 32 و 64) با قیمت بسیار به صرفه و موجود در انبار از طرف ما پیشنهاد می­گردد. همچنین این نوع PLCها دارای کارت­های توسعه دیجیتال و آنالوگ می باشند که به راحتی به روی PLC قابل استفاده می باشد.

    مانیتورینگ با استفاده از HMI

    به منظور مشاهده دیتای سیستم کنترل و نظارت بر آنها از رابط انسان ماشین یا HMI استفاده می­گردد. با استفاده از پنل های HMI علاوه بر مشاهده دیتای محصولات، امکان کنترل ورودی خروجی ها نیز وجود دارد. HMI بنا بر نوع آن قابل برنامه نویسی است. در HMI کل فرایند قابل شبیه­سازی و مشاهده به منظور نظارت می­باشد.

    شرکت Samkoon همانند PLC، در زمینه HMI نیز توان رقابت دارد. انتخاب این شرکت توسط شرکت Siemens به منظور تولید بخشی از HMI برند زیمنس، اعتبار این شرکت در زمینه تولید محصولات HMI دو چندان کرده است. از این رو شرکت هیدرو پردازش صنعت نماینده شرکت Samkoon در ایران با روند تامین این محصول را ساده کرده است.

     HMIمدل AK یکی از محصولات تولیدی شرکت Samkoon با قابلیت های فراوان می باشد که از جمله آن می­توان به قابلیت ریموت از راه دور به دو صورت از طریق PC و یا گوشی موبایل (با استفاده از App مربوطه) اشاره کرد.

    این سری HMI کاملا مناسب کاربرد گلخانه هوشمند می ­باشد.

     

    نمونه HMI مدل AK شرکت Samkoon

     

    فن دمنده

    فن‌ها وسیله‌ای هستند جهت جابه‌جایی هوای گرم به بیرون از گلخانه تا هوای مطلوبی برای گیاهان ایجاد شود. هنگامی هوای داخل گلخانه به حد مطلوبی رسیده باشد فن خاموش شده و در دمای که فشار بیش از فن باشد به طور خودکار روشن می‌شود.

    لامپ‌های گرمایشی

    همان‌طور که می‌دانید، نور یکی از عناصر اصلی فتوسنتز است. درحالی‌که فتوسنتز به طور معمول شامل نور خورشید است، می‌توان آن را در گلخانه‌های سرپوشیده یا محیط گلخانه با استفاده از چراغ‌های مصنوعی فشار بالا (لامپ 240 ولت) برای افزایش دما شبیه‌سازی کرد. برای درک چگونگی استفاده بهینه از چراغ‌های مصنوعی برای رشد گیاهان، بهتر است چند اصطلاح مهم دیگر دررابطه ‌با فتوسنتز را مرور کنید. اولین اصطلاح موردبحث، شدت نور است. لامپ‌ها وسیله‌ای است که جریان الکتریکی را تبدیل به نور می‌کنند. علاوه بر روشن‌کردن یک فضای تاریک، می‌توان از آنها برای روشن بودن محیط، لامپ‌های سیگنال برای دستگاه الکترونیکی و لامپ‌های گرمایشی یا (لامپ‌های فشار بالا یا High Pressure Lamp ) و بسیاری موارد دیگر استفاده کرد.

    شیربرقی
     شیرهای برقی، محصولات بسیار کاربردی هستند که می‌توانند در بسیاری از برنامه‌های متنوع و منحصربه‌فرد در سیستم‌های گلخانه‌ای مورد استفاده قرار گیرند. این شیرها معمولاً جایگزینی برای تعویض شیرهای دستی یا مکانی که از راه دور نمی‌توان به آن دسترسی داشت استفاده می‌شود. شیر برقی با تحریک شدن بوبین، باز یا بسته نمودن سوپاپ داخلی شیر اجازه عبور یا از قطع جریان جلوگیری می‌کند.

    برای این منظور شیرهای برند SMC ژاپن توسط شرکت هیدرو پردازش صنعت نمایندگی رسمی این شرکت در ایران، پیشنهاد می­گردند. شرکت SMC یکی از معتبرترین تولید کننده های محصولات پنوماتیکی در جهان می باشد. کیفیت محصولات این برند عمر سیستم هوشمند را تا سال­ها ضمانت می­کند.

     

    انواع شیر های برقی برند SMC

     

    حفاظت از اتصال کوتاه شدن و سوختگی سیستم

    به‌جای انواع فیوزهای قدیمی، از یک قطع‌کننده مدار مینیاتوری در سازه‌های جدید استفاده می‌شود. قطع‌کننده‌های مدار دستگاه‌های کوچکی هستند که برای کنترل و محافظت از پنل برقی و سایر وسایل از اتصال کوتاه شدن برق استفاده می‌شود.

    آنها برای حفظ و اطمینان از ایمنی و کیفیت انرژی تأمین شده استفاده می‌شوند. برق سه‌فاز از SMPS (switched-mode power supply) به MCB    (miniature circuit breaker)  داده می‌شود.

    در صورت بروز هرگونه مشکل در ولتاژ 240 ولت، MCB  خاموش می‌شود و تمام مدار را از آسیب جدی حفاظت می‌کند.

     

    نتیجه‌گیری

    اتوماسیون گلخانه با هدف تهیه محیط سازگار خاص برای گیاهان و جلوگیری از آسیب رساندن به گیاهان از نوسان شرایط محیطی انجام می‌شود.

    اتوماسیون در گلخانه به کاهش نیروی کار با بازده کارآمد کمک می‌کند.

    هدف اصلی این پروژه، جلب فضای سالم در مزارع غیرمتعارف و کنترل تغییر شرایط محیطی با استفاده از اجزای مختلف است. این پروژه دارای دامنه گسترده‌ای در زمینه کشاورزی مدرن است.

    #HMI #PLC #samkoon #Siemens #سمکن