Оборудования управления и контроля процессами инкубации АСУ СКИП.

Описание "Оборудования управления и контроля процессами инкубации АСУ СКИП."

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ИНКУБАЦИИ АСУ СКИП 3.01
Автоматизированная Система Контроля Процесса Инкубации «АСУ СКИП». В рамках данного проекта нашими инженерами был разработан программно-аппаратный комплекс, в состав которого входят: цифровые датчики температуры, влажности, частоты вращения вентилятора, Универсальный Контроллер Климата (СКИП УКК), таймер управления поворотами СКИП ФРОНТ - 2А, диспетчерский пульт (на базе персонального компьютера). Работая над проектом, мы преследовали главную цель: создать эффективную, простую в эксплуатации, надежную, приемлемую по цене систему управления процессом инкубации. В разработке участвовали ведущие специалисты трех птицефабрик. Мы старались, чтобы система была изначально ориентирована на конечного пользователя и не предполагала высокой квалификации операторов. При создании СИСТЕМЫ использовались самые передовые решения в области программного обеспечения и современная элементная база.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ
Несколько слов о предпосылках создания универсального контроллера климата. Как выглядит в настоящее время процесс контроля микроклимата в инкубационных шкафах? Проведенный опрос и обследования ряда птицеводческих хозяйств РФ выявили следующее:
• В инкубаториях обследованных фабрик применяется уже давно морально и физически устаревшая техника, служащая для регулирования основных параметров инкубационного процесса: температуры и влажности. Наблюдаются частые поломки электронного оборудования, сложность настройки и несоответствие результатов его работы требуемым зоотехническим нормам.
• В большинстве случаев на каждой из фабрик эксплуатируется несколько видов шкафов: как старые модели «Универсал 55», так и новые ИУП-Ф-45. Для каждого из типов шкафов используется свой комплект управляющего оборудования – блоки: РТИ, ТЭ-ЗП, БМИ. Для обеспечения бесперебойной работы шкафов приходится иметь на складе и обслуживать некоторое количество резервных комплектов управляющей электроники разных типов. Все это приводит к увеличению накладных расходов.
• Учет текущих величин основных параметров проводится непосредственно обслуживающим персоналом инкубатория. В большинстве птицефабрик данные снимаются с термометров и психрометров, расположенных в каждом из инкубационных шкафов и записываются в журнал. Периодичность обхода составляет в среднем 0,5 час. Полученная таким образом информация ни коим образом не может служить для проведения хоть какого-либо значимого анализа по течению технологического процесса и выяснения причин возникающих критических ситуаций.
Причины: существующая вероятность получения ложной информации из-за отсутствия контроля обслуживающего персонала; большая периодичность фиксирования величин основных параметров.
Итак, в данный момент времени на фабриках в шкафах используются следующие регуляторы:
микропроцессорный блок БМИ;
регулятор температуры ТЭ - 3П;
регулятор температуры РТИ;
контактные влажные термометры для управления системой увлажнения и пр.
Указанное оборудование имеет следующие недостатки:
Для измерения влажности используются абсорбционные датчики, которые имеют очень маленький срок службы, следовательно, в большинстве случаев влажность оценивается по ртутному психрометру, а регулирование осуществляется вручную.
Для измерения температуры используется один датчик, хотя в различных зонах шкафа разброс температур бывает значительным, следовательно, информация о температуре не объективная.
Не отображаются одновременно текущие значения влажности и температуры (для того, чтобы посмотреть текущее значение влажности необходимо нажать на контроллере кнопку переключения режима).
Никак не контролируется работа устройства поворотов.
Плохо контролируется работа вентилятора.
Нет возможности объединять контроллеры в сеть и передавать информацию на единый диспетчерский пульт (компьютер).
Невозможно запрограммировать технологическую программу на весь период инкубации (каждый день надо устанавливать новые заданные значения температуры и влажности).
Оборудование – морально устаревшее, очень часто возникают сбои и аварийные ситуации.
Итак, требуемые параметры технологического процесса не поддерживаются так, как это необходимо, следовательно, снижается процент вывода цыплят.
Последние разработки в области микроконтроллерной техники позволяют на сегодняшний день создавать более точные и надежные системы управления с гораздо меньшими затратами чем раньше.
Все вышеперечисленное послужило импульсом для создания:
нового универсального контроллера климата СКИП УКК для инкубационных шкафов,
комплекта новых датчиков: температуры, влажности, частоты вращения вентилятора.
диспетчерского пульта (на базе персонального компьютера) для централизованного сбора и анализа информации о процессе инкубации.
ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ – СКИП УДТВ
Как упоминалось выше, штатные датчики влажности обладают существенными недостатками. Мы решили разработать объединенный датчик – разместить датчик температуры и датчик влажности в одном корпусе.
Предлагаемый нами датчик влажности – емкостного типа (чувствительный элемент – воздушный конденсатор с платиновыми обкладками). В датчике нет элементов изменяющих свои характеристики с течением времени. Датчик устойчив к воздействию агрессивных сред, имеет значительно больший срок службы, по сравнению со штатными абсорбционными датчиками.
Датчик температуры – цифровой (в сенсор встроен высокоточный преобразователь температуры в цифровой последовательный код), работает в стандарте MicroLAN. Указанный интерфейс предполагает подключение нескольких датчиков (в данном случае предполагается использовать не более трех) к одному последовательному каналу.
ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРА – СКИП ДЧ
С помощью оптического датчика частоты СКИП-ДЧ, Контроллер измеряет частоту вращения вентилятора. Это позволяет определять проскальзывание приводного ремня, или снижение частоты вращения двигателя. Благодаря чему, возможно, заблаговременно устранить неисправность, не дожидаясь выхода оборудования из строя и обеспечить беспрерывность процесса инкубации.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР КЛИМАТА – СКИП УКК
Универсальный Контроллер Климата СКИП УКК (далее по тексту Контроллер) является функционально законченным прибором и предназначен для управления климатом в промышленных инкубаторах: «Универсал-55», ИУП-Ф-45, ИУВ-Ф-15. Внешний вид лицевой панели КОНТРОЛЛЕРА представлен на рисунке ниже.

Для измерения параметров процесса инкубации к контроллеру возможно подключение:
Трех датчиков температуры
Одного датчика влажности
Двух датчиков поворота
Одного датчика частоты вращения вентилятора
КОНТРОЛЛЕР управляет следующими системами:
Нагревателями (ТЭНами)
Системой охлаждения
Системой увлажнения
Системой сигнализации.
ПРЕИМУЩЕСТВА
КОНТРОЛЛЕР может управлять как старыми моделями шкафов «Универсал 55», так и новыми ИУП-Ф-45, ИУВ-Ф-15. В комплекте с контроллерами поставляются переходники позволяющие подключать КОНТРОЛЛЕР к любому из шкафов, без каких либо переделок выходных разъемов. Это позволяет с минимальными затратами осуществить переход на новое оборудование. Кроме того, возможно, в любой момент времени, на шкаф установить штатный блок управления (БМИ, РТИ, ТЭ-3П - в зависимости от типа шкафа).
В КОНТРОЛЛЕРЕ запрограммированы усовершенствованные алгоритмы управления, что позволяет оптимально управлять шкафами всех типов. Выбор типа шкафа осуществляется пользователем при конфигурировании контроллера.
Для связи с внешними устройствами контроллер содержит интерфейс RS-485, что позволяет объединить в информационную сеть по последовательному каналу несколько контроллеров СКИП-УКК, и подключить эту сеть к диспетчерскому пульту (персональному компьютеру).
Данный КОНТРОЛЛЕР можно конфигурировать как с клавиатуры (расположенной на его лицевой панели), так и с помощью внешнего устройства (в частности с диспетчерского пульта) по интерфейсу RS-485. В качестве протокола связи используется протокол «0-s» (разработан НПО «ИВЭЛСИ»). Документация на данный протокол является открытой.
В КОНТРОЛЛЕР возможно запрограммировать (с диспетчерского пульта) технологическую программу на весь период инкубации. Изменение заданных значений температуры и влажности будет происходить автоматически, ежедневно, по определенной пользователем программе.
КОНТРОЛЛЕР способен эффективно контролировать работу устройства поворота (в частности контролируется как время между поворотами, так и длительность поворота). В качестве датчиков используются свободные контакты штатных датчиков поворота.
ДИСПЕТЧЕРСКИЙ ПУЛЬТ
Диспетчерский пульт предназначен для дистанционного сбора, обработки и хранения информации о процессах протекающих в инкубационных шкафах, в течение всего срока инкубации.
В состав диспетчерского пульта входит следующее оборудование: специализированный компьютер «СКИП-БОКС» (работающий под управлением Windows NT 4), монитор, принтер, адаптер линии связи (преобразователь интерфейса RS232<->RS485).
С диспетчерского пульта доступны следующие функции.
• Получение от контроллеров и отображение (в реальном времени) информации об основных параметрах процесса инкубации:
текущей температуре;
заданной температуре;
текущей влажности;
заданной влажности;
поворотах рам с лотками.
• получение от контроллеров информации об авариях:
температуры;
влажности;
поворотов рам с лотками;
частоты вращения вентилятора;
Не отвечающих контроллеров.
• Полученная информация отображается как в текстовом, так и в графическом виде
• Тестирование, конфигурирование с компьютера любого из подключенных к сети контроллеров
• Передачи на каждый из контроллеров технологической программы (заданные значения температуры, влажности, дни миражей) на весь период инкубации.
• Синхронизация системного времени.
• Архивирование и анализ полученной информации, создание отчетов и распечатка их на принтере и пр.
ПРЕИМУЩЕСТВА
• Программное обеспечение Диспетчерского Пульта предельно просто, и максимально защищено от некорректных действий оператора.
• Информация, получаемая с контроллеров, может быть представлена пользователю следующим образом:
В виде графиков, по каждому отдельному шкафу. Графики строятся в реальном времени и позволяют видеть динамику процессов происходящих в шкафу. В этом режиме оператор может наглядно видеть, на сколько качественно работает каждый конкретный шкаф. В случае необходимости шкаф можно настраивать (менять давление в системе увлажнения, регулировать величину открытия воздушной заслонки и пр.). Очень простая методика позволяет, анализируя графики, настроить практически любой шкаф, добиться наилучшего протекания процессов. Кроме того, постоянно анализируя графики, оператор знает чего можно ожидать от каждого шкафа, прогнозировать работу, принимать меры и предупреждать наступление аварий.
В виде таблицы. В этом режиме оператор может видеть значения основных параметров инкубации (температуру текущую и заданную, влажность текущую и заданную, аварийные ситуации) во всех шкафах одновременно. Данные в таблице отображаются в реальном времени (обновляются каждую минуту). Таким образом, оператор наблюдает совокупную картину процессов протекающих во всех шкафах и полностью контролирует ситуацию.
• Все это (при должном подходе обслуживающего персонала) позволяет значительно улучшить качество процесса инкубации, и, как следствие поднять процент вывода цыплят.
• Благодаря возможности распечатки графиков за весь период инкубации можно анализировать причины неудачных партий (с низким процентом вывода). Анализ графиков позволяет получить ответ на один из главных вопросов: было ли плохое яйцо, или оно неправильно инкубировалось. Кроме графиков возможно так же распечатывать отчеты по авариям для каждого шкафа за интересующий интервал времени.
• Как показывает опыт при установке КОНТРОЛЛЕРОВ на все работающие шкафы можно обойтись меньшим количеством обслуживающего персонала, таким образом понизить себестоимость суточных цыплят.