Управление микроклиматом промышленной теплицы на Structured Text (ST)

Современное промышленное растениеводство невозможно без точного и надёжного управления микроклиматом. Температура, влажность, освещение, концентрация CO₂ и полив — каждый из этих параметров напрямую влияет на рост, здоровье и урожайность культур. Ошибки в управлении приводят к потерям урожая, болезням растений и неоправданным расходам энергии.

Это учебное пособие посвящено автоматизации промышленных теплиц на базе ПЛК с использованием языка Structured Text (ST) по стандарту IEC 61131-3. В нём последовательно и системно рассматриваются все аспекты создания полноценной системы управления микроклиматом — от физических основ до реализации многозональных алгоритмов и интеграции с SCADA.

В книге подробно разобраны:

Физические основы микроклимата: энергетический баланс, влажность и точка росы, фотосинтез, законы теплопередачи, стратификация воздуха.

Система отопления и охлаждения — архитектура, датчики температуры, ПИД-регулирование с анти-виндапом, настройка коэффициентов, гистерезис, ручной режим.

Система вентиляции и воздухообмена — типы вентиляции, управление жалюзи и вентиляторами, расчёт мощности, функциональный блок на ST.

Управление влажностью — проблемы высокой и низкой влажности, технологии увлажнения (аэрозольное, паровое, испарительное) и осушения (вентиляция, адсорбционные и конденсационные осушители), функциональный блок.

Система светокультуры и досвечивания — спектр света, единицы измерения, компенсация естественного света, управление спектром (красный/синий), экономия энергии.

Управление CO₂ — роль углекислого газа в фотосинтезе, источники CO₂, датчики, двухпозиционное регулирование, оптимизация по свету.

Система орошения и фертигации — датчики влажности почвы, стратегии полива (по графику, по датчикам, комбинированный), адаптация по радиации, управление pH и EC.

Многозональное управление — разделение теплицы на климатические зоны, структуры данных, организация программы на ST, координирующий уровень, рецепты культур.

Прогнозирование и оптимизация — интеграция прогноза погоды, адаптация уставок, машинное обучение для прогноза потребностей, энергоэффективность, прогноз урожайности.

Архитектура системы и внедрение — многоуровневая архитектура (датчики, ПЛК, SCADA, облако), протоколы связи (Modbus), примеры настройки SCADA, резервирование, безопасность, процесс внедрения, типичные проблемы и их решения.

Все алгоритмы снабжены готовым кодом на ST с комментариями, который можно адаптировать под конкретные проекты в CoDeSys, TwinCAT и других средах IEC 61131-3.

Пособие предназначено для инженеров-автоматизаторов, программистов ПЛК, агроинженеров, студентов и преподавателей, занимающихся автоматизацией тепличных комплексов. Оно поможет создать эффективную, надёжную и энергоэффективную систему управления, повышающую урожайность и снижающую эксплуатационные расходы.