ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6318| Title: | Автоматизована система напування птиці в пташнику вирощування |
| Authors: | Чичужко, Марина Володимирівна Кобзар, Владислав Станіславович |
| Issue Date: | Jun-2025 |
| Abstract: | В даній кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено автоматизовану систему напування птиці у пташнику, завдяки якій вдалося досягти економного використання води, ефективного розподілу трудових ресурсів та подовження строку служби системи водопостачання. Автоматичне промивання ліній напування забезпечує стабільну температуру та якість питної води, що сприяє оптимальному приросту маси бройлерів і збільшенню яйценосності у курей-несучок. Завдяки цій функції значно знижується ймовірність утворення біоплівки на внутрішніх стінках трубопроводів, яка може негативно впливати на здоров’я птиці. Система також здійснює контроль якості води, що створює умови для скорочення використання медикаментів та антибіотиків. У межах цієї роботи було описано об’єкт автоматизації, розроблено функціональну схему процесу напування, схему підключення обладнання, а також обґрунтовано вибір технічних засобів для реалізації системи. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6318 |
| Appears in Collections: | 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_174_2025_Кобзар.pdf Restricted Access | 854.12 kB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
1 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» Автоматизована система напування птиці в на тему: пташнику вирощування Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, групи АКІТС-2109 спеціальності 174 Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка Владислав КОБЗАР (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Керівник Марина Чичужко (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Рецензент (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Черкаси 2025 року 2 ЗМІСТ СПИСОК СКОРОЧЕНЬ І УМОВНИХ ПОЗНAЧЕНЬ ................................... 3 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБИТИ .................................................. 4 РОЗДІЛ 1 ТЕХНІЧНІ AСПЕКТИ AВТОМAТИЗAЦІЇ .................................. 7 1.1 РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ...................................................................................................... 7 РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКA СИСТЕМИ AВТОМAТИЗОВAНОГО МОНІТОРИНГУ ДАНИХ НА ПТАХОВИРОБНИЧОМУ ПІДПРИЄМСТВІ ......................................................................................... 23 2.1 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ ................. 23 РОЗДІЛ 3. ВІДСТЕЖЕННЯ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ В РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ .............................................................................................................. 48 3.1 ВИЯВЛЕННЯ ЕНЕРГОЄМНИХ ПРИСТРОЇВ ТА ЇХНЬОГО ВПЛИВУ НА СИСТЕМУ ................................................................................................................... 55 3.2 ПРОГНОЗУВАННЯ ВИТРАТ НА ОСНОВІ ПОТОЧНОГО СПОЖИВАННЯ ............. 60 3.3 ПРОГНОЗУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ОПТИМІЗАЦІЇ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ .......... 64 ВИСНОВОК ..................................................................................................... 69 СПИСОК ВИКОРИСТAНИХ ДЖЕРЕЛ ....................................................... 70 3 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ І УМОВНИХ ПОЗНAЧЕНЬ АРМ – автоматизоване робоче місце БЖ – блок живлення ПЛК – програмований логічний контролер ТЕН – трубчастий електронагрівник 4 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБИТИ Актуальність теми Актуальність цієї теми зумовлена кількома ключовими аспектами, які мають значення для сучасного птахівництва: - Економічна ефективність, автоматизовані системи дозволяють суттєво зменшити витрати на обслуговування пташника, зокрема час, який працівники витрачають на контроль і забезпечення водопостачання. - Зменшення втрат води, що часто спостерігається при використанні застарілих або ручних систем напування. - Підвищення якості та доступності води безпосередньо впливають на здоров'я птиці та її продуктивність, зокрема приріст маси, несучість тощо. - Автоматизовані системи забезпечують рівномірний доступ до води для кожної особини, що сприяє рівномірному росту поголів’я. - Системи з автоматичним очищенням і дозуванням води зберігають її якість і знижують ризик забруднення. - Сучасні автоматизовані системи можуть бути інтегровані з енергозберігаючими технологіями (наприклад, використання датчиків, які подають воду лише за потребою). - У великих птахофабриках автоматизовані системи є незамінними для забезпечення водою тисяч голів птиці. Це робить такі рішення актуальними для масштабного бізнесу. - Раціональне використання води допомагає знизити екологічний вплив, що є важливим фактором у сучасному сільському господарстві. - Сучасні автоматизовані системи можуть включати функції моніторингу, аналізу споживання води, виявлення несправностей і навіть інтеграцію в систему "розумного пташника", що забезпечує віддалене управління та оптимізацію. Таким чином, автоматизовані системи напування не лише підвищують ефективність виробництва, а й забезпечують комфортні умови для птиці, що є важливим для великого птахівництва. 5 Мета і завдання дослідження: В даній кваліфікаційній роботі бакалавра мета роботи полягає у розробці, впровадженні та оцінювання ефективності автоматизованої системи напування птиці, що забезпечує оптимальні умови для зростання продуктивності птиці, зниження витрат ресурсів та підтримання високого рівня гігієни. Для дослідження мети необхідно вирішити такі завдання: - Дослідити сучасні рішення в галузі автоматизованого напування птиці. - Визначити переваги та недоліки традиційних і автоматизованих підходів. - Розробити автоматизовану систему напування з урахуванням різних видів пташників (для курей-несучок, півнів). Об’єкт дослідження: Процес забезпечення птиці водою у пташниках за допомогою автоматизованих систем напування. Предмет дослідження Автоматизована система напоювання птиці в пташнику Методи дослідження Для досягнення поставлених цілей і виконання завдань дослідження будуть використані наступні методи: Статистичний аналіз: - Обробка отриманих експериментальних даних для оцінки ефективності системи. Оптимізація: - Побудова алгоритмів управління для мінімізації витрат і максимізації продуктивності. 6 Методи оцінки економічної ефективності Порівняльний аналіз: - Оцінка витрат на утримання пташника до та після впровадження системи. Розрахунок окупності: - Визначення строків повернення інвестицій у встановлення автоматизованої системи. Новизна отриманих результатів - Досліджено сучасні рішення в галузі автоматизованого напування птиці. - Визначено переваги та недоліки традиційних і автоматизованих підходів. Практичне значення отриманих результатів - Розроблено автоматизовану систему напування з урахуванням різних видів пташників (для курей-несучок, півнів). Апробація результатів роботи. Результати роботи доповідалися й обговорювалися на студентській науковій конференції: дні студентської науки ЧДТУ, 23 квітня, м. Черкаси, Україна, 2025. Структура та обсяг випускної роботи. Кваліфікаційна робота бакалавра складається із загальної характеристики роботи, 3 розділів, висновків та списку використаних джерел. Робота викладена на 72 сторінках. Ілюстрована 40 рисунками та має 2 таблиці. Список використаних джерел містить 19 найменування 7 РОЗДІЛ 1 ТЕХНІЧНІ AСПЕКТИ AВТОМAТИЗAЦІЇ 1.1 Розробка функціональної схеми автоматизації технологічного процесу Таблиця 1 Класифікація автоматизованих систем в пташнику. Автоматизовані системи у пташнику мають низку суттєвих переваг, насамперед у підвищенні продуктивності. Стабільний мікроклімат, який підтримується автоматично, забезпечує здоровий розвиток птиці, зменшуючи ризик захворювань та стресу. Крім того, точне дозування кормів і води дозволяє уникнути перевитрат і втрат ресурсів. Однією з ключових переваг є автоматичний збір яєць, який мінімізує пошкодження продукції. Це підвищує якість та товарний вигляд яєць, що позитивно впливає на рентабельність птахофабрики. У сукупності такі функції ведуть до зростання загальної продуктивності господарства. Автоматизація також значно підвищує ефективність управління. Завдяки централізованому контролю оператор може відстежувати та керувати всіма процесами навіть у великому пташнику з мінімальною кількістю персоналу. Це особливо актуально для масштабних фермерських господарств. Ще одна важлива перевага – зниження експлуатаційних витрат. Системи автоматизації дозволяють раціонально використовувати електроенергію, воду й корми, зменшуючи втрати через помилки чи недбалість працівників. Це напряму впливає на зниження собівартості продукції. Поліпшення якості продукції є додатковим плюсом автоматизації. Завдяки контрольованому середовищу зменшується ймовірність стресових ситуацій для птиці, а отже, і ризик зниження продуктивності. Постійний моніторинг дозволяє вчасно виявити відхилення у стані поголів’я. Серед екологічних переваг слід виділити зниження обсягів відходів через їх оптимальну утилізацію. Деякі системи дозволяють автоматично переробляти пташиний послід у добрива, що відкриває додаткові можливості для агровиробництва і замкнених циклів. 8 Таблиця 1.1 Класифікація автоматизованих систем напування птиці Категорія Класифікація Деталі За Системи клімат- Регулювання температури, функціональним контролю контроль вологості, призначенням вентиляція, очищення повітря, освітлення. Системи годівлі Дозування корму, подача води, контроль якості та кількості кормів і води. Системи управління Автоматичні кліткові утриманням комплекси, контроль щільності розміщення птиці. Системи збору яєць Конвеєрні механізми, сортування за розмірами та якістю. Системи моніторингу Контроль стану птиці (вага, та діагностики активність, здоров'я), системи відеоспостереження. Системи Утилізація посліду, знешкодження виробництво органічних відходів добрив. За рівнем Механізовані Потребують постійного автоматизації втручання персоналу. Напівавтоматизовані Виконують основні функції самостійно, потребують періодичного нагляду чи регулювання. Повністю Працюють автономно з автоматизовані мінімальним втручанням людини. 9 За типом Локальні Контролюють окремі керування підсистеми, обмежена інтеграція. Централізовані Управляють всіма процесами з єдиного пульта чи ПЗ, синхронізація роботи підсистем. Хмарні Дані збираються та аналізуються в хмарному середовищі, доступ через Інтернет. За масштабом Одиничні Для одного пташника. Мережеві Об’єднують кілька пташників у єдину систему управління. За способом Модульні Окремі блоки, які впровадження інтегруються поступово. Комплексні Повний набір систем, впроваджений одразу. За технологіями Інтернет речей (IoT) Датчики, підключені до Інтернету, передають дані в реальному часі. Big Data і аналітика Обробка великих обсягів даних для прогнозування та оптимізації процесів. Машинне навчання та Прогнозування хвороб, ШІ оптимізація годівлі, автоматизація складних рішень. Сучасні автоматизовані системи часто включають IoT-компоненти, які забезпечують збір даних у реальному часі. Це дає змогу застосовувати аналітичні інструменти для покращення процесів, прогнозування проблем і оптимізації витрат. 10 Однак впровадження таких систем вимагає значних початкових інвестицій. Обладнання, програмне забезпечення, монтаж і налагодження вимагають значних фінансових витрат, що може бути проблемою для малих господарств. Автоматизовані системи також створюють залежність від технологій. У разі поломки або збоїв в електропостачанні можливі серйозні порушення роботи. Крім того, потрібен кваліфікований персонал для обслуговування та регулярного технічного огляду обладнання. Ще один недолік – це складність інтеграції різних систем. Іноді обладнання від різних виробників виявляється несумісним, що потребує адаптації, додаткових витрат та спеціального налаштування. Також існують кіберризики, особливо при використанні хмарних рішень, а зменшення прямої взаємодії персоналу з птицею може призвести до втрати важливих поведінкових сигналів, які не фіксуються автоматикою. Висновок Автоматизовані системи в пташниках є потужним інструментом для підвищення ефективності і якості продукції. Однак вони потребують значних інвестицій, належного обслуговування і технологічної підтримки. Вибір на користь автоматизації слід робити з урахуванням масштабу виробництва, доступних ресурсів та довгострокових цілей. Класифікація автоматизованих систем та функціональних профілів захищеності спрямована на спрощення завдання зіставлення вимог до комплексів захисту інформації (КЗЗ) з характеристиками конкретної автоматизованої системи. Автоматизована система є організаційно-технічною структурою, що об’єднує операційну систему (ОС), фізичне середовище, персонал та інформацію. Вимоги до функціональності систем захисту визначаються 11 характеристиками оброблюваної інформації, ОС, фізичного середовища, персоналу та організаційних аспектів. Ієрархічні класи автоматизованих систем На основі сукупності характеристик АС (апаратна конфігурація, фізичне розташування, рівні обмеження доступу, кількість користувачів та їх повноваження) виділено три основні класи: Клас 1: Одномашинний однокористувачевий комплекс призначений для роботи лише одного користувача в кожен момент часу. Це найпростіший тип автоматизованої системи, де виключено можливість одночасного доступу кількох користувачів. Попри обмеження в одночасному використанні, такий комплекс може мати декілька зареєстрованих користувачів із різними правами доступу. Наприклад, адміністратор має повний доступ, а звичайні користувачі — обмежений. Найбільш типовим прикладом класу 1 є автономний персональний комп’ютер, який має засоби організаційного або програмного контролю доступу. Такі системи широко використовуються в офісах або для індивідуального користування. Клас 2: Локалізований багатомашинний багатокористувачевий комплекс забезпечує одночасну роботу кількох користувачів. Всі пристрої об’єднані в локальну обчислювальну мережу, яка дозволяє спільне використання ресурсів. У межах такого комплексу користувачі мають різні повноваження доступу до даних і функцій системи. Водночас може оброблятися інформація з різними рівнями обмеження доступу, що вимагає ефективного механізму розмежування прав. Прикладом є локальні мережі підприємств або навчальних закладів, де забезпечується керований доступ до даних, додатків і периферійного обладнання. Клас 3: Розподілений багатомашинний багатокористувачевий комплекс охоплює складні мережі, що об'єднують численні вузли з різною політикою 12 безпеки. Інформація передається через загальнодоступне середовище, зокрема інтернет. У таких системах виникає потреба в шифруванні, аутентифікації та інших заходах захисту для збереження конфіденційності й цілісності даних. Прикладом таких комплексів є глобальні інформаційні мережі, включаючи хмарні сервіси. Кожен клас автоматизованої системи поділяється на підкласи відповідно до властивостей інформації, які необхідно захищати. До основних властивостей належать: конфіденційність, цілісність і доступність. Підклас, орієнтований на конфіденційність («х.К»), передбачає захист даних від несанкціонованого доступу. Це важливо, наприклад, у банківських системах або державних структурах. Підклас цілісності («х.Ц») спрямований на захист інформації від несанкціонованих змін. Він актуальний для систем, де дані мають залишатися незмінними — бухгалтерія, логістика, облік. Підклас доступності («х.Д») гарантує, що дані та сервіси будуть доступні для авторизованих користувачів у необхідний час. Це критично для безперервної роботи служб і підприємств. Існують також комбіновані підкласи: «х.КЦ» (конфіденційність і цілісність), «х.КД» (конфіденційність і доступність), «х.ЦД» (цілісність і доступність), а також найповніший — «х.КЦД», що враховує всі три властивості водночас. Такі підходи дозволяють формувати стандартні функціональні профілі, адаптовані до конкретних потреб організації або системи. У кожному підкласі автоматизованих систем визначено ієрархічні стандартні функціональні профілі, які відображають рівень захищеності інформації. Ці профілі дозволяють систематизувати підходи до реалізації безпеки. 13 Функціональні профілі забезпечують наростання рівня безпеки в автоматизованій системі. Це досягається через поступове посилення існуючих функцій безпеки. Окрім підсилення, профілі передбачають додавання нових функцій, таких як криптографічний захист, багаторівнева автентифікація, розмежування прав доступу тощо. Класифікація підкласів та функціональних профілів дозволяє полегшити вибір необхідних засобів захисту при проектуванні чи модернізації комп’ютерної системи. Це також дає можливість зменшити витрати на початкових етапах побудови комплексної системи захисту інформації (КСЗІ), оптимізувавши обсяг впроваджених заходів. Проте, щоб система захисту була максимально ефективною, необхідно провести повний аналіз загроз та оцінку ризиків, що притаманні конкретному середовищу або застосунку. Історія ніпельних поїлок у птахівництві почалася в середині XX століття. Це було відповіддю на потребу в більш ефективному та гігієнічному способі подачі води для птиці. У традиційних відкритих поїлках вода часто забруднювалася кормом, пилом і послідом. Це створювало ідеальні умови для розвитку бактерій і хвороб, що погіршувало продуктивність птахоферми. У 1950-х роках європейські та американські фермери розпочали експерименти з клапанними системами, що реагували на механічний вплив — зокрема, натискання дзьобом. Перші ніпельні поїлки функціонували як клапани, які випускали воду лише під час натискання, чим унеможливлювали її забруднення у відкритому резервуарі. Ці інновації значно зменшили втрати води та підвищили санітарні умови у пташниках, що сприяло швидкому поширенню технології. 14 У 1970-х роках розпочалося масове виробництво ніпельних поїлок компаніями, які спеціалізувалися на обладнанні для птахівництва. Удосконалення конструкції включало покращення герметичності клапанів, що зменшувало ризик протікань і зволоження підстилки. Також почали використовуватись корозійно-стійкі матеріали — нержавіюча сталь, спеціальні полімери — які гарантували довговічність систем. Ніпельні системи здобули широку популярність серед птахівників у всьому світі завдяки економії води, гігієнічності та простоті обслуговування. Однією з головних переваг стало те, що вода подається лише при потребі — коли птиця натискає на ніпель, а не постійно, як у відкритих поїлках. Це дозволило зменшити вологість підстилки, що позитивно впливає на здоров’я птиці та санітарний стан у приміщенні. Сучасні системи ніпельного напування мають регулятори тиску, що дозволяють точно налаштувати потік води відповідно до віку та виду птиці. Також використовуються додаткові піддони під ніпелями, які вловлюють краплі, запобігаючи зволоженню підлоги. Ці системи легко інтегруються в автоматизовані комплекси керування мікрокліматом, де подача води синхронізується з іншими параметрами утримання. Ніпельне напування стало стандартом у сучасному птахівництві, забезпечуючи як ефективність, так і санітарну безпеку в умовах інтенсивного виробництва. У поєднанні з системами моніторингу, такі поїлки дозволяють відстежувати споживання води в реальному часі, що є індикатором стану здоров’я поголів’я. Завдяки технологічному розвитку, інтелектуальні системи напування можуть сигналізувати про несправності, блокування або зниження споживання. 15 Таким чином, ніпельні поїлки є не лише технічним пристроєм, а важливою частиною автоматизованої інфраструктури пташника, що впливає на ефективність та біобезпеку всього виробництва. Інтеграція ніпельних поїлок із системами фільтрації та знезараження води є важливою складовою сучасного птахівництва. Це забезпечує не лише стабільну подачу води, а й її високу якість, що безпосередньо впливає на здоров’я поголів’я. Якість питної води для птиці має критичне значення. Наявність бактерій, грибків або хімічних забруднень у воді може спричинити масові захворювання. Тому системи фільтрації (механічні, вугільні, зворотного осмосу) усе частіше входять у базову комплектацію автоматизованих ліній напування. Знезараження води здійснюється різними способами. Найпоширенішими є ультрафіолетове (УФ) опромінення, хлорування або озонування. УФ-системи особливо популярні через свою екологічність і відсутність залишків у воді. У таких системах вода фільтрується перед подачею у лінії ніпельного напування, що запобігає засміченню клапанів і зносу компонентів. Це значно подовжує термін служби системи та зменшує витрати на технічне обслуговування. Крім того, чиста вода позитивно впливає на споживання корму та засвоєння поживних речовин. Внаслідок цього підвищується загальна продуктивність птахоферми: зростає приріст живої маси у бройлерів та несучість у курей. Інтеграція з фільтраційними модулями часто виконується у вигляді єдиної станції водопідготовки, що включає насос, фільтри, УФ-лампу та блок керування. Це дозволяє централізовано керувати всіма параметрами води. Сучасні системи можуть бути підключені до SCADA або IoT-платформ, що дає змогу моніторити якість води, її тиск, витрату і навіть температуру в реальному часі. Автоматичне сповіщення про відхилення дозволяє оперативно реагувати на проблеми. 16 Ніпельні поїлки стали незамінними у промисловому птахівництві завдяки точному дозуванню води, гігієнічності та надійності. Вони підходять для всіх основних напрямів — курей-несучок, бройлерів, індиків, качок та перепелів. Їх універсальність робить їх ключовим елементом у системах утримання птиці. Застосування ніпельного напування дозволяє зменшити втрати води, знизити вологість підстилки та скоротити витрати на утримання. Таким чином, ніпельні поїлки є яскравим прикладом того, як просте, але інженерно грамотне рішення здатне докорінно змінити підхід до управління птахофермою, підвищити ефективність виробництва та забезпечити високі стандарти біобезпеки. Структурна схема системи автоматизації процесу напування птиці показана на рисунку 2.1. Рисунок 2.1 – Структурна схема системи напування птиці Автоматизована система напування птиці в пташнику на базі програмованого логічного контролера ОВЕН ПЛК160 є сучасним рішенням для забезпечення ефективного та надійного управління процесами водопостачання та контролю параметрів середовища. Ця система дозволяє 17 забезпечити оптимальні умови для утримання птиці, зменшуючи ризики пов'язані з нестачею води або змінами температурного режиму. Центральним елементом системи є програмований логічний контролер ОВЕН ПЛК160, який забезпечує збір даних з датчиків, обробку інформації та керування виконавчими механізмами. Контролер має вбудовані дискретні та аналогові входи/виходи, що дозволяє підключати різноманітні датчики та пристрої без потреби у додаткових модулях. Завдяки підтримці інтерфейсів RS-232, RS-485, Ethernet та USB, ПЛК160 може інтегруватися в різні мережеві структури та забезпечувати віддалений доступ до системи Для моніторингу та керування системою використовується автоматизоване робоче місце оператора (АРМ), яке підключається до ПЛК160 через мережу. АРМ надає оператору можливість візуального контролю за параметрами системи, отримання повідомлень про аварійні ситуації та внесення змін до налаштувань у реальному часі. Система оснащена аналоговими входами для підключення датчиків температури (T1, T2), рівня води (LE1, LE2) та тиску (PE1, PE2). Ці датчики забезпечують безперервний моніторинг параметрів середовища в пташнику, що дозволяє оперативно реагувати на зміни та підтримувати оптимальні умови для утримання птиці. Дискретні входи контролера використовуються для підключення елементів, що мають лише два стани (увімкнено/вимкнено), таких як кінцеві вимикачі (L1, L2, L3) та кнопки керування або сигнали тривоги (S1, S2). Це дозволяє системі реагувати на події, такі як відкриття дверей або спрацювання аварійних сигналів. Аналогові виходи контролера використовуються для керування пристроями з плавним регулюванням, наприклад, насосами або клапанами з аналоговим керуванням (M1). Це дозволяє точно дозувати подачу води та підтримувати необхідний тиск у системі. Дискретні виходи контролера керують виконавчими механізмами, такими як увімкнення нагрівачів (T1), сигнальні лампи (H1, H2, H3, H4) та 18 електромагнітні клапани на поїлках або насосах (Z1–Z6). Це забезпечує автоматичне або ручне керування обладнанням відповідно до заданих умов. Система також може бути інтегрована з хмарними сервісами, такими як OwenCloud, що дозволяє здійснювати віддалений моніторинг та керування системою через інтернет. Це особливо корисно для великих птахоферм, де необхідно контролювати кілька пташників з центрального диспетчерського пункту. Використання програмного забезпечення, такого як CODESYS, дозволяє створювати гнучкі програми керування, що відповідають специфічним вимогам господарства. Завдяки цьому можна легко адаптувати систему до змін у технологічному процесі або впроваджувати нові функції без значних витрат. Загалом, автоматизована система напування птиці на базі ОВЕН ПЛК160 забезпечує високий рівень автоматизації, надійність та гнучкість у керуванні процесами, що сприяє підвищенню ефективності та продуктивності птахоферми. Автоматизація процесу напування птиці (рисунок 2.1) реалізована із застосуванням сучасних програмованих логічних контролерів (ПЛК), що дозволяє забезпечити стабільну роботу системи. Використання ПЛК сприяє підвищенню ефективності системи та знижує необхідність втручання оператора. Ємнісні датчики рівня (позиції 1а, 2а) працюють у зв'язці з мікропроцесорним контролером для забезпечення постійного моніторингу рівня рідини. Коли рівень води у резервуарі падає нижче критичної межі, датчик (1а) передає сигнал на контролер. Контролер негайно активує електромагнітний клапан (позиція 1б), що забезпечує наповнення резервуара. Як тільки рівень рідини досягає верхньої межі, датчик (2а) сигналізує контролеру про необхідність закриття клапана. Це рішення гарантує безперебійну подачу води та запобігає її надмірному використанню. Висока точність датчиків дозволяє мінімізувати втрати рідини та енергії. Інтеграція датчиків із контролером забезпечує точний контроль та автоматичне 19 регулювання процесів. Такий підхід сприяє ефективному управлінню ресурсами та мінімізує витрати на експлуатацію системи. Одним із ключових компонентів автоматизованої системи є функція дозування вітамінів. Контролер забезпечує точне регулювання клапанів (позиція 8а), які відповідають за подачу добавок у резервуар. Це дозволяє оптимізувати раціон птиці та сприяє її здоровому росту. Процес дозування є автоматизованим і може бути налаштований на основі індивідуальних потреб ферми. Контролер аналізує дані від датчиків рівня та тиску для забезпечення стабільного дозування. Додавання вітамінів відбувається в точно визначений час і у встановлених пропорціях. Це рішення значно знижує ризик людської помилки та підвищує точність процесу. Система підтримує гнучкість налаштувань, що дозволяє змінювати дозування залежно від віку чи стану птиці. Автоматизоване управління цим процесом значно спрощує роботу операторів. Результатом є покращення якості продукції та зниження витрат на лікування птиці. Для підтримання оптимальної температури рідини використовується датчик температури (позиція 3а), який працює у зв’язці з нагрівальним елементом (Т1). Датчик постійно відстежує температуру рідини та передає дані до контролера. У разі зниження температури нижче встановленого значення контролер активує нагрівальний елемент. Завдяки цьому рідина в резервуарі підігрівається до заданої температури. Це особливо важливо у холодну пору року, коли ризик замерзання води в системі є високим. Автоматичний контроль температури запобігає перегріванню та перевитраті енергії. Крім того, система може бути налаштована для роботи в різних кліматичних умовах. Регулярний моніторинг температури також сприяє збереженню стабільного стану добавок, що додаються у воду. Використання таких технологій забезпечує комфортні умови для птиці та знижує ризик стресу, викликаного температурними змінами. Контроль якості рідини здійснюється за допомогою датчика pH (позиція 7а), який визначає рівень кислотності. У разі виявлення відхилень від 20 встановлених норм контролер активує клапан (позиція 1в) для зливу неякісної рідини. Після цього резервуар може бути наповнений чистою водою. Такий підхід гарантує, що птиця отримує тільки якісну воду. Моніторинг pH дозволяє уникнути проблем зі здоров’ям птиці, які можуть виникнути через вживання води із некоректними показниками кислотності. Автоматичне видалення забрудненої рідини підвищує ефективність роботи системи та зменшує витрати на її обслуговування. Контролер аналізує показники pH у реальному часі, що забезпечує швидке реагування на відхилення. Завдяки цьому значно підвищується рівень безпеки та якості продукції. Система автоматизації гарантує відповідність рідини встановленим стандартам. Для забезпечення необхідного тиску в системі використовуються датчики тиску (позиції 5а, 6а), які передають дані на ПЛК. На основі отриманих даних контролер регулює швидкість двигуна насоса (М1) за допомогою частотного перетворювача (позиція 8б). Це дозволяє підтримувати оптимальний тиск у системі, що є критично важливим для рівномірного напування птиці. Стабільний тиск сприяє зменшенню ризику поломок обладнання та забезпечує ефективну роботу системи. Регулювання тиску відбувається автоматично, залежно від поточних потреб. Це забезпечує економічність використання енергії та ресурсів. У разі перевищення встановлених параметрів система може автоматично припинити роботу насоса для запобігання аваріям. Такий підхід дозволяє зберегти довговічність обладнання. Крім того, контроль тиску допомагає уникнути втрат рідини через витік. Система також передбачає функцію автоматичного видалення повітря з трубопроводів за допомогою спеціального клапана (позиція 9а). Це запобігає утворенню повітряних пробок, які можуть вплинути на стабільність роботи системи. Видалення повітря здійснюється автоматично, без потреби втручання оператора. Це значно підвищує надійність системи та зменшує витрати на її обслуговування. Крім того, система обладнана додатковими клапанами (позиція 10а) для зливу забрудненої рідини. Це дозволяє легко проводити 21 очищення системи та підтримувати її в робочому стані. Регулярне обслуговування забезпечує довговічність обладнання та запобігає аваріям. Усі ці функції інтегровані в один комплекс, який працює під керуванням ПЛК. Автоматизація цих процесів значно спрощує роботу оператора та знижує ризик помилок. 22 Рисунок 2.1 – Функціональна схема процесу напування птиці 23 РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКA СИСТЕМИ AВТОМAТИЗОВAНОГО МОНІТОРИНГУ ДАНИХ НА ПТАХОВИРОБНИЧОМУ ПІДПРИЄМСТВІ 2.1 Вибір і обґрунтування технічних засобів автоматизації У даній системі автоматизації використовуються наступні прилади: Автоматичні вимикачі є важливим компонентом системи, забезпечуючи захист електрообладнання від короткого замикання, перевантажень і перепадів напруги. Вони миттєво реагують на аварійні ситуації, запобігаючи пошкодженням обладнання та можливим втратам у системі. Завдяки автоматичним вимикачам забезпечується стабільна робота всіх електричних компонентів. Система не потребує ручного втручання для вимикання живлення у разі несправностей, що підвищує безпеку. Це особливо важливо для безперервної роботи автоматизованої системи напування птиці. Різноманітність параметрів автоматичних вимикачів дозволяє їх адаптувати до конкретних потреб системи. Вони підтримують високу надійність функціонування навіть у складних умовах експлуатації. Їх простота в обслуговуванні та налаштуванні робить їх ефективним рішенням для автоматизованих систем. Застосування автоматичних вимикачів значно знижує ризик виникнення пожежі через електричні несправності. Це робить їх незамінним елементом у складі комплексної системи. Блок живлення використовується для перетворення змінного струму в постійний, що необхідно для живлення низьковольтних компонентів системи, таких як датчики, ПЛК та індикатори. Він забезпечує стабільне та безперебійне живлення всіх компонентів. Завдяки високій ефективності блоку живлення система працює з меншою витратою енергії. Це важливо для підтримки економічності експлуатації системи напування птиці. Блок живлення також захищає систему від коливань напруги в мережі, знижуючи ризик поломок обладнання. Завдяки своїй компактності блок легко інтегрується у загальну конструкцію автоматизованої системи. Його висока надійність дозволяє 24 забезпечити тривалу експлуатацію без частого технічного обслуговування. У разі необхідності блок живлення можна легко замінити або модернізувати. Він підтримує широкий діапазон напруги входу, що робить його універсальним рішенням для різних умов. Датчик рівня є критично важливим компонентом для моніторингу рівня води в резервуарах. Він дозволяє забезпечити безперебійне наповнення резервуарів водою та запобігти їх пересиханню чи переповненню. Інформація від датчика надходить на ПЛК, який керує клапанами для автоматичної подачі чи зупинки води. Точність роботи датчика рівня дозволяє значно знизити втрати рідини. Це сприяє економії ресурсів та підвищенню ефективності роботи системи. Датчики рівня бувають різних типів, таких як ємнісні чи ультразвукові, що дозволяє підібрати найбільш оптимальний варіант для кожної системи. Їх висока надійність і довговічність забезпечує стабільну роботу навіть у важких умовах експлуатації. Використання датчиків рівня підвищує безпеку системи, запобігаючи аваріям, пов'язаним із надмірним тиском або переливом. Їхня проста інтеграція з ПЛК робить управління системою напування зручним і ефективним. Цей компонент є ключовим для автоматизації процесу та мінімізації участі оператора. Двигун забезпечує роботу насосів, які використовуються для подачі води в систему. Стабільність роботи двигуна гарантує безперебійну подачу води до поїлок, незалежно від умов експлуатації. Електродвигун працює у взаємодії з частотним перетворювачем, що дозволяє регулювати швидкість його обертання. Це сприяє зниженню енергоспоживання та продовженню терміну служби обладнання. Двигуни, що використовуються в системах автоматизації, зазвичай мають високий ККД, що дозволяє мінімізувати втрати енергії. Вони відрізняються високою надійністю та стійкістю до зовнішніх впливів. Завдяки автоматичному керуванню двигуном через ПЛК забезпечується гнучке налаштування системи для різних режимів роботи. Простота технічного обслуговування та тривалий термін служби роблять двигуни ефективним рішенням для систем напування. Крім того, використання сучасних двигунів 25 сприяє зниженню шуму, що є важливим для комфортного середовища у пташнику. Двигуни забезпечують стабільність і ефективність роботи всієї системи. Електромагнітний пускач призначений для дистанційного та автоматичного запуску й зупинки двигунів. Це дозволяє значно підвищити безпеку експлуатації системи. Пускачі оснащені захистом від перевантажень, що запобігає пошкодженню двигунів. Завдяки простому управлінню вони забезпечують зручність роботи оператора. Пускачі інтегруються з ПЛК, що дозволяє автоматизувати процеси та синхронізувати роботу з іншими компонентами системи. Їх компактний розмір дозволяє легко встановлювати їх у контрольні шафи. Надійність пускачів забезпечує тривалу роботу системи без частого технічного обслуговування. Висока стійкість до коливань напруги дозволяє їм ефективно працювати навіть у нестабільних мережах. Застосування електромагнітних пускачів сприяє підвищенню загальної надійності та продуктивності системи. Вони є невід’ємним елементом сучасних автоматизованих систем напування птиці. Електромагнітні клапани є важливими елементами системи автоматизації, призначеними для автоматичного відкривання та закривання потоку води. Вони забезпечують точну подачу води в поїлки, адаптуючи її кількість відповідно до потреб птиці. Використання клапанів дає змогу оптимізувати споживання води та уникнути її перевитрати. Завдяки інтеграції з ПЛК, їхня робота автоматично синхронізується із сигналами датчиків рівня та тиску. Електромагнітні клапани відрізняються надійністю та довговічністю, що робить їх ефективним рішенням для тривалої експлуатації. Вони виготовляються з матеріалів, стійких до корозії, що забезпечує стабільну роботу навіть у вологому середовищі. Їх швидкодія дозволяє оперативно реагувати на зміну умов у системі, запобігаючи можливим аваріям. Крім того, простота обслуговування електромагнітних клапанів знижує витрати на технічну підтримку. Їх компактний розмір дозволяє легко інтегрувати клапани 26 у конструкцію системи. Це забезпечує економічність, ефективність і точність роботи всієї автоматизованої системи. рН-метр є невід’ємним компонентом для контролю якості води, який вимірює рівень її кислотності. Його використання дозволяє підтримувати оптимальні умови для здоров’я птиці, що особливо важливо для запобігання хворобам. Завдяки високій точності вимірювання рН-метр забезпечує своєчасне виявлення відхилень від норми. Інтеграція цього приладу з ПЛК дозволяє автоматизувати процес реагування на зміни якості води. У разі виявлення невідповідності рН заданим параметрам, система може автоматично зливати воду та замінювати її чистою. Використання рН-метра сприяє зниженню ризиків, пов’язаних із використанням неякісної води. Його конструкція забезпечує довговічність і стійкість до впливу агресивного середовища. Простота монтажу та калібрування робить цей прилад доступним для експлуатації навіть у складних умовах. Використання рН-метра сприяє ефективному управлінню якістю води та збереженню здоров’я птиці. Завдяки цьому підвищується продуктивність та економічність всієї системи. Нагрівальний елемент використовується для підтримання оптимальної температури води, що є важливим для створення комфортних умов у пташнику. Він активується при зниженні температури нижче заданого рівня, забезпечуючи підігрів води до необхідної температури. Контроль температури здійснюється за допомогою термоперетворювача опору, дані з якого надходять на ПЛК. Завдяки високій потужності нагрівальний елемент швидко підігріває воду навіть за значного об’єму резервуарів. Матеріали виготовлення забезпечують його стійкість до корозії та агресивних середовищ. Ефективність нагрівального елемента сприяє зниженню витрат на електроенергію. Крім того, він має високий рівень безпеки, що запобігає можливим перегрівам або коротким замиканням. Компактний розмір дозволяє легко встановлювати нагрівальний елемент у систему. Його використання особливо актуальне у холодні пори року, коли температура води може значно знижуватися. Це сприяє підтриманню стабільної роботи системи та здоров’я птиці. 27 Перетворювач тиску забезпечує точний контроль тиску у системі напування, що важливо для її стабільної роботи. Він передає дані про поточний тиск до ПЛК, який регулює роботу насоса. Завдяки цьому забезпечується оптимальний рівень тиску, що сприяє рівномірній подачі води до поїлок. Перетворювач тиску має високу точність і швидкодію, що дозволяє оперативно реагувати на зміни умов у системі. Його конструкція забезпечує стійкість до впливу високого тиску та агресивного середовища. Використання перетворювача тиску знижує ризик пошкодження обладнання через перевищення допустимих значень. Простота монтажу та інтеграції з іншими компонентами робить його універсальним рішенням. Його застосування сприяє економії енергії, оскільки насос працює лише при необхідності. Це дозволяє мінімізувати витрати на експлуатацію системи. Завдяки високій надійності перетворювач тиску забезпечує довговічність і ефективність роботи всієї автоматизованої системи. Програмований логічний контролер (ПЛК) є центральним компонентом системи автоматизації, який керує всіма її елементами. Він приймає дані від датчиків і на основі заданих алгоритмів керує виконавчими пристроями. Завдяки програмуванню ПЛК забезпечує гнучкість у налаштуванні системи для різних умов експлуатації. ПЛК також дозволяє здійснювати моніторинг і діагностику роботи системи в реальному часі. Його інтеграція з АРМ оператора дозволяє отримувати дані про стан системи та керувати нею дистанційно. Висока надійність і довговічність ПЛК робить його ключовим елементом для стабільної роботи системи. Простота модернізації програмного забезпечення дозволяє швидко адаптувати систему до змін у технологічному процесі. ПЛК забезпечує безперебійну роботу навіть у разі часткових збоїв у мережі живлення. Завдяки компактному дизайну він легко інтегрується в конструкцію системи. Це дозволяє оптимізувати витрати на автоматизацію та забезпечити високу продуктивність роботи системи. Світлосигнальний індикатор використовується для візуального інформування оператора про стан системи. Він відображає різні стани, такі як 28 нормальна робота, аварійна ситуація, очікування або активність окремих компонентів. Завдяки використанню індикатора оператор може оперативно оцінити роботу системи, не потребуючи доступу до детальної інформації через АРМ. Світлосигнальний індикатор працює в тісному зв’язку з ПЛК, отримуючи сигнали про зміну режимів або виникнення несправностей. Його яскравість і кольорове кодування дозволяють легко розпізнавати різні стани навіть у складних умовах освітлення. Використання світлодіодної технології забезпечує низьке енергоспоживання та тривалий термін служби пристрою. Простота установки та обслуговування робить індикатор зручним компонентом системи. Він також може виконувати функцію попередження, інформуючи про необхідність обслуговування або заміни певних компонентів. Інтеграція світлосигнального індикатора сприяє підвищенню рівня безпеки та зручності експлуатації системи. Завдяки цьому оператор завжди має візуальний контроль за роботою всієї системи автоматизації. Термоперетворювач опору є точним і надійним приладом для вимірювання температури води. Його принцип роботи базується на зміні опору чутливого елемента залежно від температури. Термоперетворювач забезпечує безперервний моніторинг температури, передаючи дані на ПЛК для подальшої обробки. Його висока чутливість дозволяє своєчасно реагувати на будь-які зміни температури, забезпечуючи стабільну роботу нагрівального елемента. Конструкція термоперетворювача стійка до впливу агресивних середовищ, що гарантує довговічність приладу. Використання цього датчика дозволяє підтримувати температуру води в межах, комфортних для птиці, навіть у мінливих умовах. Простота монтажу та калібрування робить термоперетворювач зручним для інтеграції в систему. Його компактний розмір дозволяє легко встановити прилад у будь-якій точці системи. Висока точність і надійність вимірювання сприяють ефективному управлінню температурним режимом. Це забезпечує здоров’я птиці та економічність роботи системи, мінімізуючи витрати на енергоспоживання. 29 Частотний перетворювач виконує важливу функцію регулювання швидкості роботи електродвигуна насосів. Його використання дозволяє адаптувати продуктивність системи до поточних потреб, зменшуючи витрати на електроенергію. Частотний перетворювач отримує дані про тиск і рівень води, на основі яких регулює оберти двигуна. Це забезпечує стабільну подачу води без різких перепадів тиску, що важливо для запобігання зношуванню обладнання. Інтеграція з ПЛК дозволяє програмувати режими роботи залежно від часу доби, умов середовища або інших параметрів. Завдяки цьому система працює з максимальною ефективністю та економічністю. Конструкція перетворювача забезпечує його довговічність навіть за тривалого використання. Його компактний розмір і зручність у монтажі дозволяють легко інтегрувати пристрій у систему. Частотний перетворювач також сприяє зниженню рівня шуму, що створюється насосом. Це покращує умови роботи у пташнику та підвищує комфорт обслуговуючого персоналу. Загальне обґрунтування вибору компонентів полягає у створенні ефективної, економічної та надійної автоматизованої системи. Кожен елемент був обраний з урахуванням його функціональності, довговічності та здатності адаптуватися до змін умов експлуатації. Інтеграція компонентів у єдину систему забезпечує точність роботи, мінімальні енерговитрати та високий рівень контролю. Використання ПЛК як центрального елемента управління дозволяє оптимізувати всі процеси, зменшити потребу в ручному втручанні та підвищити рівень безпеки. Сучасні датчики, виконавчі механізми та індикатори забезпечують комплексний контроль за всіма параметрами системи, такими як температура, рівень, тиск та якість води. Це дозволяє створити комфортні умови для птиці, що сприяє її здоров’ю та продуктивності. Висока надійність і простота обслуговування компонентів знижують експлуатаційні витрати та ризик аварій. Завдяки цьому система є довговічною, економічно вигідною та екологічно безпечною. Комплексний підхід до автоматизації процесу напування птиці забезпечує оптимальний результат за 30 мінімальних витрат, роблячи систему універсальним рішенням для будь-якого пташника. Ємнісний датчик рівня ECAP 101 Ємнісний датчик рівня ECAP 101 – це сучасний пристрій, призначений для точного вимірювання рівня різних середовищ. Він підходить для контролю провідних і непровідних рідин, гранульованих матеріалів, адгезивних речовин та хімічно активних рідин, таких як кислоти. Завдяки своїй універсальності, датчик знаходить застосування в різних галузях промисловості, включаючи харчову, хімічну, фармацевтичну та сільськогосподарську. Використання ємнісного принципу вимірювання дозволяє отримувати стабільні результати навіть за умов змінного складу середовища або наявності сторонніх домішок. Основні технічні характеристики: - живлення датчика рівню 24 В; - діапазон температур вимірювання від -40 ℃ до +150 ℃; - ступінь захисту IP67.[1] Зовнішній вигляд ємнісного датчика рівня ECAP-101 зображено на рисунку 3.1. Рисунок 3.1 – Зовнішній вигляд ємнісного датчика рівня ECAP 101 31 Термоперетворювач опору AQTECK ДТПК015-0100.250 Термоперетворювачі опору з високоточним нормувальним перетворювачем AQTECK ДТПК015-0100.250 призначені для точного і стабільного вимірювання температури різних середовищ: рідких, газоподібних, твердих та сипких речовин. Вони забезпечують перетворення отриманих температурних значень в уніфікований струмовий сигнал у діапазоні від 4 мА до 20 мА, що робить пристрої сумісними з широким спектром промислового обладнання. Завдяки цій особливості AQTECK ДТПК015-0100.250 є ідеальним вибором для задач, що потребують точного контролю температури на великих виробництвах чи в складних технологічних процесах. Конструкція термоперетворювачів включає два основних елементи: термозонд типу ДТСхх5 (50М, 100М, 100П, Pt100) та нормувальний перетворювач AQTECK НПТ-3. Нормувальний перетворювач вбудований у головку датчика, що спрощує монтаж і експлуатацію. Високоточні термозонди забезпечують надійне вимірювання температури, навіть у середовищах із складними умовами. Вбудований перетворювач AQTECK НПТ-3 стабільно формує уніфікований сигнал, що легко інтегрується в існуючі системи автоматизації та моніторингу. Застосування термоперетворювачів AQTECK ДТПК015-0100.250 рекомендовано для задач, де потрібно передавати виміряні значення температури на великі відстані, понад 100 метрів. Завдяки струмовому виходу ці пристрої мінімізують втрати сигналу і підвищують точність передачі даних. Це особливо важливо для великих промислових об'єктів і комплексів, де стабільність сигналу і простота інтеграції мають вирішальне значення. Таким чином, AQTECK ДТПК015-0100.250 забезпечують ефективний контроль температури з високою точністю і зручністю у використанні. Основні технічні характеристики: – Тип датчика: термометр опору (Pt100); – Діапазон вимірювання температури: від -50°C до +250°C; 32 – Конструкція: металевий захисний корпус; – Довжина чутливого елемента: 100 мм. [2] Зовнішній вигляд термоперетворювача опору ДТПК015-0100.250 показано на рисунку 3.2. Рисунок 3.2 – Зовнішній вигляд термоперетворювача опору AQTECK ДТПК015-0100.250 Електромагнітний пускач ПМ 1-09-10 Електромагнітні пускачі серії ПМ від АСКО-УКРЕМ є надійними пристроями для запуску, зупинки та реверсування асинхронних електродвигунів з короткозамкнутим ротором. Завдяки своїй універсальності та високій продуктивності, ці пускачі можуть ефективно працювати в різних промислових і комерційних умовах. Вони дозволяють швидко і безпечно вмикати або вимикати двигуни, забезпечуючи плавний перехід між режимами роботи. Крім основного призначення, пускачі серії ПМ широко застосовуються для керування різними типами навантажень, включаючи активні та індуктивні. Це дозволяє їх використовувати не лише для двигунів, але і для іншого обладнання, такого як насоси, компресори, вентиляційні системи або навіть освітлення. Їхня конструкція забезпечує надійну роботу навіть у складних умовах експлуатації, зберігаючи довговічність і функціональність. Пускачі серії ПМ відзначаються простотою в установці та експлуатації, що робить їх зручними для інтеграції в різні системи автоматизації. Їхній 33 компактний дизайн та стандартизовані кріплення дозволяють легко впроваджувати пристрої в існуючі системи без значних змін. Висока якість виготовлення та відповідність сучасним стандартам забезпечують безпеку використання та зниження витрат на технічне обслуговування. Основні технічні характеристики: - напруга живлення 24В; - номінальна напруга 9 А; - тип контактів 3NO; - тип додаткових контактів: 1NO [3] Зовнішній вигляд електромагнітного пускача ПМ 1-09-10 показано на рисунку 3.3. Рисунок 3.3 – Зовнішній вигляд електромагнітного пускача ПМ 1-09-10 Частотний перетворювач ABB ACS380 Перетворювач частоти є ключовим електронним пристроєм, що дозволяє регулювати частоту електричного струму для управління різноманітним обладнанням. Основне завдання перетворювача — перетворення вхідної синусоїдної напруги з фіксованою частотою та амплітудою у вихідну напругу змінної частоти й амплітуди. Ця функція виконується завдяки технології 34 широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), яка забезпечує точність і ефективність управління. Однією з ключових переваг перетворювача частоти є можливість плавного регулювання частоти та амплітуди напруги, що подається на статорні обмотки асинхронного електродвигуна. Це дозволяє здійснювати контроль швидкості обертання валу двигуна без необхідності використання додаткових механічних компонентів. Завдяки такому підходу знижується знос двигуна, оптимізується споживання енергії та підвищується ефективність системи в цілому. Перетворювачі частоти знаходять широке застосування в промисловості, комунальному господарстві та інфраструктурних проектах. Їх використовують для управління насосами, вентиляторами, конвеєрами, ліфтами та іншими електромеханічними системами, що вимагають регулювання швидкості. Крім того, ці пристрої сприяють зниженню енерговитрат і покращенню надійності роботи систем завдяки можливості адаптувати режими роботи до актуальних умов експлуатації. Основні технічні характеристики: - Частота ШІМ: настроюється користувачем для забезпечення оптимальних умов роботи; - Підтримка динамічного гальмування двигуна та гальмування постійним струмом; - Послідовний інтерфейс RS-485 (MODBUS-RTU), CANopen; - Перевантажувальна здатність: 150% від номінального моменту протягом 60 секунд; - 6 цифрових входів і 2 аналогових входи; - Клас захисту: IP 20 (з можливістю підвищення до IP 21 за допомогою додаткового комплекту); - Потужність: від 0,37 до 22 кВт (залежно від моделі); - Вихідний струм: варіюється від 2,2 А до 48 А залежно від моделі; - Вхідна та вихідна напруги: 3 фази на 380–480 В; 35 Зовнішній вигляд частотного перетворювача ABB ACS380 відповідає сучасним стандартам компактності та ергономіки, що дозволяє зручно монтувати його у шафах керування та інших промислових системах. Рисунок 3.4 – Зовнішній вигляд частотного перетворювача ABB ACS380 Трифазний електродвигун АІР71В2 Асинхронний трифазний двигун є одним із найпоширеніших електромеханічних пристроїв, що перетворюють електричну енергію на механічну. Він працює на основі принципу електромагнітної індукції, де обертове магнітне поле статора створює струми в роторі, що, в свою чергу, викликає обертальний рух. Завдяки простій конструкції, високій надійності та порівняно низькій вартості, асинхронні двигуни стали незамінними в багатьох галузях. Ці двигуни широко використовуються у промисловості, наукових дослідженнях та сільському господарстві. Вони забезпечують надійну роботу машин і механізмів, таких як насоси, компресори, конвеєри, вентилятори та 36 інші пристрої. Однією з причин їхньої популярності є довговічність і низькі експлуатаційні витрати, що робить їх економічно вигідними навіть при тривалому використанні. Сьогодні асинхронні двигуни займають близько 90% ринку електричних двигунів, що свідчить про їхню ефективність і універсальність. Вони здатні працювати в різних умовах і середовищах, адаптуючись до специфічних вимог. Завдяки розвитку технологій, сучасні асинхронні двигуни стали ще більш енергоефективними, що відповідає потребам сучасного виробництва та екологічним стандартам. Основні технічні характеристики: – потужність 1,1кВт; – частота обертання 3000об/хв; – напруга живлення 380В; – номінальний струм 2,6А; – ККД 76,4 %; – крутний момент 3,752. [5] Зовнішній вигляд трифазного асинхронного електродвигуна АІР71В2 показано на рисунку 3.5. Рисунок 3.5 – Зовнішній вигляд трифазний електродвигун АІР71В2 37 Нагрівальний елемент (ТЕН) 2500W ТЕН — це трубчастий електронагрівальний елемент, який широко застосовується для підігріву води в різних системах. Він складається з металевого трубчастого корпусу, всередині якого розміщений нагрівальний елемент у вигляді дроту або стрічки з матеріалів високого опору. Завдяки такій конструкції ТЕН забезпечує ефективне і рівномірне нагрівання, що робить його популярним вибором у побутових і промислових установках. У нагрівачах ТЕН можуть використовуватися різні типи гріючих елементів, включаючи дріт з високоякісних сплавів, фольговані матеріали або стрічки, що забезпечують стабільну роботу при різних температурах. Корпус часто виготовляють з нержавіючої сталі або інших довговічних матеріалів, які захищають внутрішній елемент від корозії та механічних пошкоджень. Крім металу, у конструкції можуть застосовуватися керамічні, пластикові або силіконові компоненти, які ізолюють гріючий елемент і підвищують його безпеку. Вибір матеріалів для ТЕНу є важливим етапом, що визначає довговічність і ефективність роботи нагрівача. Розуміння фізичних і хімічних властивостей матеріалів допомагає підібрати оптимальні компоненти для конкретних умов експлуатації. Крім того, знання постачальників якісних витратних матеріалів дозволяє забезпечити стабільність і надійність роботи ТЕНу в різних системах нагрівання. Основні технічні характеристики: – потужність 2500 Вт; – номінальна напруга 220 В; – виготовлений з нержавіючої сталі; – стійкість до корозії. [6] Зовнішній вигляд тена 2500W показано на рисунку 3.6. 38 Рисунок 3.6 – Зовнішній вигляд тена 2500W Контролер AQTECK ПЛК160 AQTECK ПЛК160 [М02] — це лінійка програмованих моноблокових контролерів, які оснащені як дискретними, так і аналоговими входами та виходами. Вони призначені для автоматизації середніх систем, що потребують гнучкого та надійного керування. Контролери цієї серії мають широкий функціонал, який дозволяє використовувати їх у різних сферах промисловості без необхідності додаткових модулів розширення. Завдяки цьому, вони ідеально підходять для створення компактних та ефективних систем керування. Лінійка AQTECK ПЛК160 відзначається простотою програмування та високою стабільністю роботи. Однією з основних переваг AQTECK ПЛК160 [М02] є можливість підключення різноманітних датчиків і виконавчих механізмів без використання додаткового обладнання. Це значно спрощує проєктування систем автоматизації та знижує загальну вартість впровадження. Контролери підтримують як дротові, так і бездротові технології зв’язку, що робить їх універсальними для розподілених систем керування та диспетчеризації. Такий функціонал дозволяє гнучко інтегрувати контролери у вже існуючі технологічні процеси. Завдяки цьому, AQTECK ПЛК160 стають оптимальним вибором для багатьох підприємств. 39 AQTECK ПЛК160 [М02] активно застосовуються у системах вентиляції та кондиціонування повітря. Вони забезпечують точне керування параметрами клімату, що важливо для підтримання комфортних умов у виробничих та комерційних приміщеннях. Також ці контролери використовують для автоматизації торгового обладнання, де потрібно швидко та ефективно реагувати на зміни в роботі систем. Їх можна легко інтегрувати з кліматичними пристроями, що робить можливим комплексне управління середовищем. Це дозволяє знизити витрати енергії та підвищити загальну продуктивність. Крім того, AQTECK ПЛК160 [М02] застосовують для керування малими верстатами та різними механізмами на виробництві. Вони дозволяють автоматизувати робочі цикли, підвищуючи точність і швидкість виконання операцій. Також контролери ефективні у керуванні пакувальними та харчопереробними апаратами, забезпечуючи контроль якості та безперервність процесів. Виробництва будівельних матеріалів також широко використовують ці пристрої для автоматизації складних технологічних ліній. В результаті підвищується якість продукції та знижується ризик технічних збоїв. Лінійка AQTECK ПЛК160 [М02] користується попитом у дерево- та металообробних галузях. Вона дозволяє автоматизувати операції розпилювання, намотування та інші процеси, що вимагають точного контролю. Це забезпечує підвищення ефективності та безпеки виробництва. Завдяки простоті налаштування та надійності роботи контролери стають незамінними помічниками у сучасних технологічних лініях. Впровадження AQTECK ПЛК160 допомагає підприємствам оптимізувати виробничі процеси та знизити експлуатаційні витрати. Основні технічні характеристики: – напруга живлення 24 В; – споживана потужність, не більше 45 ВА; – пусковий струм, не більше: – 10 А - при напрузі 90 В; 40 – 44 А - при напрузі 230 В; – 54 А-при напрузі 264 В. [7] Зовнішній вигляд AQTECK ПЛК160 показано на рисунку 3.7. Рисунок 3.7 – Зовнішній вигляд контролера AQTECK ПЛК160 Електромагнітний клапан Camozzi A321-1D2 Електромагнітний клапан — це пристрій, який забезпечує автоматичне керування потоком робочого середовища за допомогою електричного сигналу. Він працює так, що клапан відкривається або закривається залежно від подачі чи зняття цього сигналу. Такий спосіб керування дозволяє оперативно регулювати процеси подачі рідин або газів у різних системах. Електромагнітні клапани широко використовуються в промисловості, сільському господарстві та побуті. Вони є надійними і простими у використанні пристроями для автоматизації потоків середовищ. Принцип роботи електромагнітного клапана базується на взаємодії котушки із струмом та металевого сердечника. Коли через котушку проходить електричний струм, створюється магнітне поле, яке притягує сердечник. Сердечник, у свою чергу, з'єднаний із затвором клапана, який під впливом руху сердечника або відкриває, або закриває прохід для робочого середовища. Це механічне переміщення відбувається швидко та точно, що забезпечує 41 оперативне керування потоками. Завдяки такому принципу, електромагнітні клапани мають високу швидкодію та довговічність. Рух затвора клапана контролюється положенням сердечника, що дозволяє або пропускати робоче середовище, або повністю блокувати його рух. Конструкція клапана передбачає герметичне закриття, що запобігає протіканню, коли клапан знаходиться у закритому стані. Електромагнітні клапани можуть працювати з різними середовищами — водою, повітрям, парою або хімічними речовинами. Вони застосовуються у системах охолодження, зрошення, опалення, а також у технологічних процесах. Така універсальність робить їх незамінними у сучасній автоматизації. Основні технічні характеристики: – напруга живлення від 24 В до 48 В; – режим роботи нормально закритий; – робочий тиск: від 0.00 до 1.0 МПа (0-10 атмосфер). [8] Зовнішній вигляд електромагнітного клапана показано на рисунку 3.8. Рисунок 3.8 – Зовнішній вигляд електромагнітного клапана Camozzi A321- 1D2 42 Сигнальна арматура АСКО-УКРЕМ AD16-16DS Світлосигнальні індикатори призначені для візуального відображення стану електричних кіл, що дозволяє операторам та технічному персоналу швидко оцінювати роботу обладнання. Вони широко застосовуються в електрощитах, на промисловому устаткуванні, а також на об’єктах енергопостачання, де важливо мати надійну систему індикації. Завдяки своєму функціоналу, ці індикатори допомагають своєчасно виявляти несправності та оперативно реагувати на аварійні ситуації. Світлосигнальні індикатори доступні в різноманітних кольорових варіантах, що дозволяє ефективно компонувати щити та панелі відповідно до стандартів і вимог конкретних систем. Колірна диференціація підвищує зручність та безпеку експлуатації, оскільки кожен колір може відповідати певному стану або режиму роботи обладнання. Такий підхід значно полегшує орієнтацію в складних електричних системах і сприяє швидшому прийняттю рішень. Крім того, світлосигнальні індикатори відзначаються низькою вартістю, що робить їх економічно вигідним рішенням для багатьох підприємств і об’єктів. Вони характеризуються високою надійністю і довгим терміном служби, що забезпечує безперебійну роботу систем індикації протягом тривалого часу. Простота монтажу дозволяє легко інтегрувати індикатори у вже існуючі системи без значних витрат часу та ресурсів. Основні технічні характеристики: – напруга живлення 24В; – діапазон робочих температур – від -10°С до +40°С; [9] Зовнішній вигляд cигнальної арматури АСКО-УКРЕМ AD16-16DS показано на рисунку 3.9. 43 Рисунок 3.9 – Зовнішній вигляд cигнальної арматури АСКО AD16-16DS рН-метр VisiFerm DO Arc 120 H0 VisiFerm DO став першим оптичним датчиком розчиненого кисню (DO), розробленим спеціально для точного вимірювання параметрів технологічного процесу. Цей датчик вирізняється високою точністю та стабільністю показників, що робить його ідеальним для застосування у різних галузях, де необхідний контроль рівня кисню. Завдяки вбудованому мікропередавачу, датчики VisiFerm DO можуть безпосередньо передавати інформацію в систему керування, що забезпечує оперативний та надійний зв’язок. Такий підхід спрощує інтеграцію пристрою у складні автоматизовані системи та дозволяє оперативно реагувати на зміни у процесі. Основні технічні характеристики – напруга живлення 24 В; – вихідний сигнал від 4 мА до 20 мА; – додаткове підключення Bluetooth 4.0. [10] Зовнішній вигляд рН-метра VisiFerm DOArc 120 показано на рисунку 3.10 44 Рисунок 3.10 – Зовнішній вигляд рН-метра VisiFerm DO Arc 120 H0 Перетворювач тиску AQTECK ПД100-311 Перетворювач тиску — це спеціалізований пристрій, який призначений для вимірювання тиску і подальшої передачі сигналу, що відповідає цьому вимірюванню, на віддалений пристрій. Основна функція такого перетворювача полягає у точному фіксуванні змін тиску в системі та конвертації цих змін у стандартний електричний сигнал. Це дозволяє контролювати процеси в режимі реального часу і забезпечує безперервний моніторинг параметрів системи. Вимірювальні перетворювачі тиску часто поєднують у собі датчик тиску та електронний блок, який обробляє отримані дані. Деякі моделі також мають вбудований засіб відображення, що дозволяє одразу бачити поточне значення тиску без необхідності додаткового обладнання. Це значно спрощує експлуатацію пристрою, робить його більш універсальним і зручним для використання в різних сферах. Перетворювачі тиску призначені переважно для вимірювання надлишкового тиску, тобто тиску, що перевищує атмосферний. Вони знаходять широке застосування в промислових процесах, системах автоматизації, гідравліці та пневматиці. Надійність і точність цих пристроїв є ключовими факторами для забезпечення безпеки і ефективності роботи технологічних систем. Основні технічні характеристики: 45 – напруга живлення 24В; – вихідний сигнал від 4 мА до 20 мА; – температура від -40 °С до +100 °С; – cтупінь захисту: IP65 [11] Зовнішній вигляд перетворювача тиску AQTECK ПД100-311 показано на рисунку 3.11. Рисунок 3.11 – Зовнішній вигляд перетворювача тиску AQTECK ПД100-311 Блок живлення AQTECK БЖ110С Блок живлення AQTECK БЖ110С призначений для живлення різних промислових електронних пристроїв стабілізованою постійною напругою. Він має компактну конструкцію та надійний захист, що забезпечує стабільну та безпечну роботу підключеного обладнання. Блок живлення містить мережевий трансформатор і чотири незалежні вихідні канали, кожен із яких обладнаний стабілізатором напруги та вбудованою схемою електронного захисту. Система захисту запобігає перевантаженням і коротким замиканням у навантаженні, забезпечуючи безпечну експлуатацію. У разі короткого замикання блок автоматично переходить у захищений режим і самостійно відновлює роботу після усунення несправності. На передній панелі пристрою розміщені світлодіодні індикатори, що сигналізують про стан кожного з каналів та включення живлення. Основні технічні характеристики: – вхідна напруга: 220 В; – вихідна напруга: 24 В постійного струму; 46 – кількість вихідних каналів: 4.[12] Зовнішній вигляд блоку живлення AQTECK БЖ110С показано на рисунку 3.12. Рисунок 3.12 – Зовнішній вигляд AQTECK БЖ110С Автоматичний вимикач АСКО-УКРЕМ ВА-2017/С 1р АСКО Автоматичні вимикачі є важливими пристроями, які використовуються для оперативного вмикання та вимикання електричних кіл низької напруги. Вони забезпечують надійний захист електрообладнання від пошкоджень, що можуть виникнути через перевантаження або короткі замикання. Завдяки цьому автоматичні вимикачі запобігають аварійним ситуаціям, знижують ризик пожежі і підвищують безпеку експлуатації електричних систем. Основною функцією автоматичних вимикачів є відключення електричного кола при перевищенні встановлених параметрів струму. Вони швидко реагують на небезпечні умови, тим самим захищаючи проводку та підключене обладнання від перегріву та механічних пошкоджень. Автоматичні вимикачі широко застосовуються як у промислових, так і в побутових електричних мережах, забезпечуючи стабільну і безпечну роботу електросистем. 47 Основні технічні характеристики: – номінальний робочий струм Ie, A: 10; – номінальна напруга ізоляції Ui, В: 500; – номінальна імпульсна напруга Uimp, кВ: 4; – номінальна вимикаюча здатність Icn, кА: 6; – температура експлуатації: від -25℃ до +55℃. [13] Зовнішній вигляд автоматичного вимикача АСКО-УКРЕМ ВА-2017/С 1р показано на рисунку 3.13. Рисунок 3.13 – Зовнішній вигляд АСКО УКРЕМ ВА-2017/С 1р 48 РОЗДІЛ 3. ВІДСТЕЖЕННЯ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ В РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ Моніторинг енергоспоживання ключових елементів автоматизованої системи напування птиці є важливим аспектом забезпечення її ефективної роботи. Завдяки цьому підходу можна досягти зниження витрат на електроенергію, що особливо актуально для великих господарств. Енергоефективність системи зростає завдяки аналізу споживання енергії окремими компонентами. Це дає змогу вчасно виявляти аномалії, такі як перевантаження або несправності обладнання. Постійний моніторинг сприяє стабільній роботі насосів, клапанів, нагрівачів і інших ключових елементів. Система автоматично коригує роботу обладнання у випадку виявлення відхилень від норми. Впровадження моніторингу допомагає підвищити надійність роботи системи і зменшити ризик аварійних ситуацій. Також це дозволяє зменшити експлуатаційні витрати і продовжити термін служби обладнання. Гнучкість налаштувань системи дозволяє адаптувати її до конкретних умов пташника. У результаті моніторинг енергоспоживання стає основою для оптимізації роботи всієї системи. Насоси подачі води (M1) є одним із найбільших споживачів енергії в системі. Їх робота залежить від потреб пташника і тиску в системі, який контролюється датчиками. Частотний перетворювач регулює швидкість обертання двигуна насоса залежно від вимог системи. Це дає змогу зменшити енергоспоживання, оскільки насос працює лише тоді, коли це необхідно. Постійний моніторинг потужності насоса дозволяє запобігти його перевантаженню і можливим аваріям. Дані про енергоспоживання передаються на АРМ, де оператор може бачити актуальну інформацію в реальному часі. У разі перевищення заданих лімітів система автоматично сигналізує про проблему або зупиняє роботу насоса. Це гарантує безпеку і знижує ризики пошкодження обладнання. Насос також оснащений захистом від сухого ходу, який активується у разі недостатньої кількості води. Завдяки 49 цьому система працює ефективно і надійно, забезпечуючи безперебійну подачу води. Електромагнітні клапани (Z1–Z6) також враховуються в моніторингу енергоспоживання. Ці клапани активуються лише тоді, коли необхідно подати або припинити подачу води. Їх періодична робота дозволяє зменшити загальне споживання енергії системою. Моніторинг забезпечує контроль над коректністю роботи клапанів і виявлення будь-яких несправностей. У разі перевищення норми енергоспоживання оператор отримує сигнал через АРМ. Клапани інтегровані з ПЛК, що дозволяє автоматично регулювати їх роботу. Дані про енергоспоживання зберігаються для подальшого аналізу та оптимізації роботи системи. Ефективність клапанів впливає на загальну економічність системи, оскільки вони знижують втрати води і енергії. Технічне обслуговування клапанів проводиться за результатами моніторингу, що дозволяє вчасно виявляти та усувати проблеми. Це забезпечує довговічність і стабільність роботи системи в цілому. Нагрівальні елементи (T1) використовуються для підтримання комфортної температури води в системі. Вони споживають значну кількість енергії, особливо в холодну пору року. Моніторинг роботи нагрівачів дозволяє запобігати перевантаженням і неефективному використанню енергії. Датчики температури постійно передають дані до ПЛК, який керує нагрівальними елементами. У разі досягнення заданої температури нагрівачі автоматично вимикаються, що знижує витрати енергії. Оператор через АРМ може бачити поточний стан нагрівачів і їх енергоспоживання. У разі виявлення проблем система автоматично подає сигнал про несправність. Енергоефективність нагрівачів досягається також завдяки термоізоляції резервуарів, що зменшує втрати тепла. Аналіз зібраних даних про роботу нагрівачів допомагає планувати їх обслуговування. Завдяки цьому забезпечується надійність роботи системи навіть у суворих умовах. Сигнальні лампи (H1–H4) споживають відносно невелику кількість енергії, але також враховуються в моніторингу. Вони забезпечують візуальну 50 індикацію стану системи, що важливо для оперативного управління. Постійна робота сигнальних ламп у режимі індикації або аварійної сигналізації дозволяє швидко реагувати на зміни. Дані про їх енергоспоживання передаються на АРМ для загальної оцінки ефективності системи. Використання світлодіодних технологій дозволяє значно знизити витрати на електроенергію. У разі несправності лампи система автоматично повідомляє оператора про необхідність заміни. Моніторинг допомагає визначати частоту використання різних режимів роботи ламп, що дозволяє оптимізувати їх експлуатацію. Сигнальні лампи також можуть працювати в тестовому режимі для перевірки їх функціональності. Завдяки цьому забезпечується безперервність роботи системи індикації. Їх довговічність і низьке споживання енергії роблять їх важливим компонентом системи автоматизації. Контролер ОВЕН ПЛК160 споживає незначну кількість енергії, проте його робота також враховується в загальному моніторингу. ПЛК є центральним елементом управління всією системою, і його стабільна робота є критично важливою. Моніторинг енергоспоживання контролера дозволяє виявляти можливі проблеми з його живленням. У разі перебоїв в електропостачанні система сигналізує оператору, забезпечуючи вчасну реакцію. Енергоспоживання контролера аналізується разом із іншими компонентами системи для загальної оцінки ефективності. Завдяки використанню сучасних енергоощадних технологій ПЛК працює з мінімальним впливом на загальний баланс енергії. Дані про роботу ПЛК передаються на АРМ, що дозволяє оперативно реагувати на зміни в роботі системи. Контролер також має захист від перевантажень і коротких замикань, що підвищує його надійність. У разі необхідності технічного обслуговування система інформує оператора про можливі ризики. Таким чином, контролер забезпечує ефективну роботу всієї системи з мінімальними енерговитратами. Енергометричні датчики і модулі вимірювання струму та напруги є ключовими елементами моніторингу енергоспоживання. Вони забезпечують точне вимірювання миттєвої потужності, струму та напруги для всіх 51 компонентів системи. Ці дані передаються до ПЛК, який аналізує їх і приймає відповідні рішення. Система візуалізує інформацію на АРМ, де оператор може спостерігати за динамікою змін у реальному часі. У разі перевищення допустимих значень система активує аварійний режим і сигналізує про проблему. Дані з датчиків також використовуються для створення звітів про енергоспоживання за різні періоди часу. Це допомагає виявляти найбільш енергоємні компоненти системи та оптимізувати їх роботу. Інтеграція енергометричних датчиків дозволяє підвищити загальну ефективність роботи системи. Завдяки цим приладам досягається точність і надійність моніторингу енергоспоживання. Це сприяє зменшенню витрат на енергію та підвищенню екологічності роботи пташника. Реалізація моніторингу в реальному часі є важливим кроком у забезпеченні ефективності та надійності системи. Дані з усіх компонентів системи передаються до ПЛК і відображаються на АРМ у вигляді графіків, таблиць і сигналів. Це дозволяє оператору оперативно реагувати на будь-які зміни в роботі системи. У разі перевищення заданих лімітів система автоматично подає звуковий або візуальний сигнал. Також передбачено можливість автоматичної зупинки роботи окремих компонентів для уникнення пошкоджень. Збір статистики за добу дозволяє аналізувати споживання енергії за різні періоди і планувати оптимізацію роботи. Впровадження моніторингу в реальному часі сприяє підвищенню рівня безпеки та енергоефективності. Це зменшує ризики аварійних ситуацій і витрати на обслуговування системи. Завдяки цьому автоматизована система напування стає не лише ефективною, а й економічно вигідною для господарства. Програмне забезпечення для ПЛК або SCADA-системи є ключовим елементом автоматизованої системи управління енергоспоживанням у пташниках. Однією з основних функцій є архівація даних кожну годину, що забезпечує повний облік роботи обладнання. Дані про споживання електроенергії зберігаються у вигляді таблиць або графіків для зручного 52 аналізу. Щоденний розрахунок загального споживання енергії дозволяє оцінити ефективність роботи системи. Побудова добових графіків із прив’язкою до часу роботи обладнання дозволяє виявляти пікові години споживання. Це стає основою для подальшого коригування режимів роботи насосів, клапанів та іншого обладнання. Завдяки автоматичному розрахунку витрат електроенергії на день або тиждень оператор може планувати бюджет. Програмне забезпечення також дозволяє прогнозувати можливі навантаження на систему і запобігати перевантаженням. Інтеграція SCADA-системи з іншими компонентами автоматизації забезпечує централізоване управління. Завдяки цьому програмне забезпечення стає важливим інструментом для оптимізації роботи ферми. Архівація даних щогодини є важливим аспектом роботи програмного забезпечення. Це дозволяє зберігати детальну інформацію про стан обладнання і його енергоспоживання. Дані архівуються у форматі, який зручно використовувати для подальшого аналізу. Оператор може переглядати інформацію за різні періоди часу, що дозволяє аналізувати динаміку споживання енергії. Архівовані дані використовуються для створення звітів і побудови графіків. Збереження інформації на сервері або локальному носії забезпечує її доступність навіть у разі перебоїв у роботі мережі. Архівування також допомагає у виявленні довгострокових тенденцій у роботі системи. Наприклад, можна визначити, як змінюється енергоспоживання залежно від пори року або кількості птиці. Дані можуть експортуватися у форматах PDF або CSV для подальшого використання. Це робить архівацію незамінним інструментом для управління енергоспоживанням. Розрахунок загального споживання електроенергії за добу дає змогу оцінити ефективність роботи всієї системи. Щоденні дані дозволяють точно визначити, які компоненти споживають найбільше енергії. Це стає основою для прийняття рішень про модернізацію або оптимізацію обладнання. Автоматизований розрахунок економить час оператора і знижує ризик помилок у підрахунках. Програмне забезпечення може налаштовуватися на різні 53 методики обчислення залежно від потреб користувача. Зібрані дані зберігаються і використовуються для формування звітів або аналітики. Наприклад, за допомогою цих даних можна оцінити, наскільки ефективними були заходи з енергозбереження. Це дозволяє прогнозувати витрати електроенергії на майбутні періоди і складати відповідні бюджети. Дані про загальне споживання також використовуються для обґрунтування впровадження нових технологій. У підсумку, розрахунок загального споживання є невід'ємною частиною енергетичного менеджменту ферми. Побудова добових графіків із прив’язкою до роботи обладнання допомагає візуалізувати процеси, що відбуваються в системі. Графіки дозволяють легко побачити піки і спади енергоспоживання в різні періоди доби. Це важливо для визначення найбільш енергоємних компонентів і аналізу їхньої роботи. Оператор може порівнювати графіки за різні дні для виявлення аномалій або змін у роботі системи. Наприклад, можна побачити, як часто активуються насоси або клапани і в які періоди доби це відбувається. Дані на графіках також допомагають оцінити ефективність програмного управління обладнанням. Завдяки графікам можна швидко реагувати на несправності, які можуть призвести до зайвих витрат електроенергії. Це дозволяє не лише економити ресурси, але й підтримувати стабільну роботу системи. Інтеграція графіків із системою сигналізації робить їх ще більш корисними для оперативного управління. Таким чином, побудова графіків є ключовим інструментом для аналізу і оптимізації роботи системи. Аналіз піків споживання є важливим для забезпечення стабільної роботи системи. Пікові години можуть вказувати на надмірне навантаження на окремі компоненти обладнання. Програмне забезпечення допомагає визначити, які пристрої активуються в ці періоди і чи є можливість зменшити навантаження. Наприклад, зміна графіка роботи насосів або клапанів може знизити пікові значення споживання. Це не лише зменшує витрати електроенергії, але й продовжує термін служби обладнання. Аналіз піків також допомагає уникати штрафів за перевищення лімітів енергоспоживання, встановлених 54 постачальниками електроенергії. Програмне забезпечення може автоматично подавати рекомендації щодо оптимізації графіка роботи. Оператор може налаштувати систему так, щоб піки не співпадали з періодами максимального навантаження на мережу. Завдяки цьому ферма стає менш залежною від змін у тарифах на електроенергію. Аналіз піків споживання допомагає створювати стратегії для довгострокового зниження енергозатрат. Оптимізація режимів роботи насосів і клапанів є одним із основних способів зниження енергоспоживання. Насоси і клапани, які працюють у невідповідні моменти, можуть спричиняти зайві витрати енергії. Програмне забезпечення дозволяє налаштувати їхню роботу таким чином, щоб уникати неефективного використання ресурсів. Наприклад, насоси можуть працювати за графіком, що враховує потреби пташника в різні години доби. Клапани можуть відкриватися і закриватися залежно від фактичного рівня води в резервуарах. Це забезпечує оптимальне використання води і мінімізацію енергоспоживання. Програмне забезпечення також може враховувати сезонні зміни в потребах системи. Дані про енергоспоживання насосів і клапанів використовуються для регулярного аналізу і внесення змін у налаштування. Це дозволяє уникати перевантажень і забезпечувати стабільну роботу системи. Завдяки оптимізації ферма може зменшити свої витрати на електроенергію на 15–20%, що є значним досягненням. Прогнозування витрат електроенергії є ще одним важливим аспектом роботи програмного забезпечення. Завдяки даним про минулі періоди роботи системи можна передбачити, скільки енергії буде спожито в майбутньому. Це дозволяє операторам планувати бюджети і уникати непередбачених витрат. Програмне забезпечення використовує алгоритми аналізу даних для створення прогнозів із високим рівнем точності. Наприклад, можна передбачити, які витрати будуть у пік літнього сезону або в холодні зимові місяці. Прогнози можуть бути налаштовані як для короткострокового, так і для довгострокового періоду. Це дозволяє фермі бути готовою до змін у тарифах або умовах роботи. Дані про прогнозоване споживання також можуть використовуватися для 55 оптимізації графіків роботи обладнання. Завдяки цьому ферма може зменшити ризики пов’язані з перевантаженням системи або збоями в енергопостачанні. Прогнозування витрат електроенергії стає основою для стратегічного управління ресурсами ферми. 3.1 Виявлення енергоємних пристроїв та їхнього впливу на систему У системі автоматизованого напування птиці в пташнику енергоспоживання є ключовим фактором, що визначає ефективність її роботи. Безперервна робота обладнання, зокрема насосів, клапанів, нагрівальних елементів та контролерів, значно впливає на загальні експлуатаційні витрати ферми. Оптимізація енергоспоживання дозволяє не лише зменшити витрати на електроенергію, але й подовжити термін служби обладнання. Виявлення енергоємних пристроїв дає змогу точніше налаштувати режими їхньої роботи відповідно до реальних потреб системи. Наприклад, регулювання роботи насосів у залежності від споживання води допомагає уникнути зайвих енерговитрат. Контроль і моніторинг споживання електроенергії в реальному часі дозволяє швидко реагувати на несправності або перевантаження. Дані про енергоспоживання аналізуються, щоб визначити пікові навантаження і запобігти аварійним ситуаціям. Впровадження автоматизованих рішень, таких як SCADA-системи, спрощує управління енергоємними процесами. Це дозволяє фермеру ефективніше використовувати ресурси, одночасно забезпечуючи стабільну подачу води для птиці. Таким чином, енергетична ефективність є важливою складовою успішної роботи автоматизованої системи напування. На основі даних моніторингу енергоспоживання було визначено найбільш енергоємні елементи на таблиці 3.1: 56 Таблиця 3.1 Ідентифікація енергоємних пристроїв Пристрій Середнє Час роботи Причина високого споживання споживання Насос (M1) 400–800 Вт 60–80% часу Основний елемент доби подачі води Обігрівач (T1) 1000–1500 Вт В холодний Підтримка період – температурного постійно режиму Клапани (Z1– 10–20 Вт/шт Циклічна Кількість спрацювань Z6) робота висока Контролер + 15–30 Вт Постійно Фонове споживання HMI Сигнальні 3–5 Вт/шт За подіями Незначне споживання лампи H1–H4 Енергоємні пристрої, такі як насоси та обігрівачі, є ключовими елементами в системі автоматизованого напування, однак вони значно впливають на загальне енергоспоживання. Їхня інтенсивна робота, особливо в періоди пікового навантаження, може призводити до перевантаження електромережі та зниження стабільності напруги. Це створює ризик для інших електропристроїв, особливо якщо в системі немає стабілізаторів напруги. Часте ввімкнення та вимкнення насосів без м’якого пуску або використання реле затримки зумовлює швидке зношення контактів. У результаті це підвищує ймовірність виходу з ладу системи або її компонентів. Нерозумне планування роботи обігрівачів також призводить до значних енергетичних витрат, особливо якщо вони працюють без перерви. Ці проблеми потребують негайного вирішення для оптимізації роботи системи. Важливим кроком у цьому напрямку є впровадження сучасних технологій управління. 57 Інтелектуальні рішення допомагають не лише знизити витрати, а й підвищити ефективність роботи системи в цілому. Однією з ключових стратегій зниження енергоспоживання є впровадження частотних перетворювачів у насосах. Цей підхід дозволяє плавно регулювати швидкість обертання двигуна, відповідно до фактичної потреби у воді. Використання частотників допомагає уникнути різких перепадів навантаження та зменшити ризик зносу двигуна. Водночас знижується кількість пускових струмів, які зазвичай споживають значну частину енергії. Такий підхід особливо актуальний у великих системах, де насоси працюють на повну потужність протягом тривалого часу. Крім того, частотні перетворювачі дозволяють економити енергію за рахунок адаптації режиму роботи до реальних умов. Це не лише знижує витрати, але й продовжує термін служби насосів. Водночас важливо забезпечити правильну інтеграцію таких пристроїв у загальну систему керування. Це гарантує їхню синхронізовану роботу з іншими компонентами системи. Зокрема, це стосується клапанів і обігрівачів, які також мають вплив на загальну енергоефективність. Інтелектуальне керування температурою на основі гістерезису є ще одним ефективним інструментом для зниження енергоспоживання. Ця технологія дозволяє автоматично ввімкнути або вимкнути обігрівач залежно від заданого температурного діапазону. Завдяки цьому уникнути перегріву води або її надмірного охолодження стає простіше. Крім того, це зменшує загальне енергоспоживання обігрівачів, що особливо важливо в зимовий період. Гістерезис забезпечує оптимальний баланс між комфортом для птиці та енергоефективністю. Також це дозволяє знизити частоту ввімкнень і вимкнень пристрою, що позитивно впливає на його довговічність. Інтеграція такого підходу з системою автоматизації забезпечує гнучке налаштування параметрів. Оператори можуть змінювати діапазон температур залежно від потреб конкретної пори року. Це дозволяє максимально ефективно використовувати ресурси, не жертвуючи якістю роботи системи. Важливо 58 також враховувати зовнішні умови, які можуть впливати на рівень споживання енергії. Ще одним важливим рішенням є використання таймерів для зонального керування клапанами. Цей підхід допомагає рівномірно розподіляти навантаження між різними зонами системи. Завдяки цьому знижується ризик одночасного ввімкнення великої кількості пристроїв. Рівномірний розподіл роботи клапанів також дозволяє уникнути пікових навантажень, які можуть викликати перенапруження в мережі. Така оптимізація є важливою для забезпечення стабільності роботи всієї системи напування. Таймери дозволяють налаштовувати час увімкнення кожного клапана окремо. Це також сприяє економії енергії, оскільки пристрої працюють лише тоді, коли це необхідно. Крім того, інтеграція таймерів із загальною системою автоматизації дає змогу зручно контролювати та змінювати налаштування. Це забезпечує додаткову гнучкість у керуванні системою. Зональне керування клапанами є одним із простих, але дуже ефективних методів зниження енергоспоживання. Інтеграція SCADA-систем для управління енергоспоживанням дозволяє значно підвищити загальну ефективність системи напування. SCADA забезпечує реальний час моніторингу та аналізу даних, пов’язаних із роботою обладнання. Це включає контроль рівня споживання енергії насосами, обігрівачами та іншими пристроями. Водночас SCADA-системи дозволяють встановлювати порогові значення для окремих компонентів. У разі їх перевищення система автоматично сигналізує про можливу проблему. Також оператори можуть вчасно отримувати звіти про роботу обладнання, що дозволяє виявляти слабкі місця. Візуалізація даних у SCADA допомагає зрозуміти тренди енергоспоживання. Це дає змогу ухвалювати обґрунтовані рішення щодо оптимізації роботи системи. Крім того, інтеграція SCADA із програмним забезпеченням для енергоменеджменту забезпечує додаткові можливості. Це дозволяє впроваджувати більш складні алгоритми управління та аналізу енерговитрат. 59 Ефективне управління енергоємними пристроями також передбачає врахування багатозонних тарифів на електроенергію. Планування роботи обладнання з урахуванням денних і нічних тарифів допомагає значно знизити витрати. Насоси та обігрівачі можуть працювати на повну потужність у нічний час, коли тарифи нижчі. Водночас у пікові години їхня робота може бути обмежена або адаптована до мінімальної потужності. Це дозволяє уникати зайвих витрат на електроенергію без шкоди для роботи системи. Для реалізації такого підходу важливо впроваджувати системи автоматичного перемикання режимів роботи. Інтеграція цих систем із SCADA або ПЛК забезпечує повний контроль за виконанням налаштувань. Врахування тарифів у реальному часі дозволяє максимально ефективно планувати роботу обладнання. Крім того, така оптимізація сприяє зниженню пікових навантажень на мережу. Це важливо для забезпечення стабільності та надійності роботи всієї системи. Загалом, впровадження сучасних технологій у систему автоматизованого напування дозволяє суттєво знизити енергоспоживання. Рішення, спрямовані на оптимізацію роботи насосів, обігрівачів та інших пристроїв, забезпечують довгострокову економію ресурсів. Інтеграція інтелектуальних систем управління дозволяє враховувати зовнішні умови, такі як температура, кількість птиці чи сезонні фактори. Це підвищує гнучкість системи та її здатність адаптуватися до змінних умов. Також такі рішення дозволяють зменшити експлуатаційні витрати за рахунок зниження зносу обладнання. Важливою складовою успішної реалізації є правильне налаштування всіх компонентів системи. Для цього необхідно забезпечити взаємодію між пристроями через єдину платформу управління. Це сприяє досягненню максимального ефекту від впровадження нових технологій. Усі ці заходи позитивно впливають на стабільність роботи системи та її енергоефективність. Це робить систему напування більш надійною та економічно вигідною для фермерського господарства. 60 3.2 Прогнозування витрат на основі поточного споживання Для ефективного енергоменеджменту системи автоматизованого напування птиці було впроваджено механізм прогнозування витрат на електроенергію. Ця функція дає можливість керівництву господарства планувати бюджет на електроенергію заздалегідь, що є важливим для збереження фінансової стабільності. Завдяки прогнозуванню можна своєчасно виявляти перевищення нормативних показників споживання електроенергії. Це дозволяє уникнути небажаних штрафів та надлишкових витрат. Крім того, система прогнозування допомагає ухвалювати рішення щодо оптимізації режимів роботи обладнання. В результаті можна зменшити споживання електроенергії без шкоди для функціональності системи. Прогнозування також сприяє підвищенню енергоефективності загалом. Воно враховує різні фактори, що впливають на енергоспоживання, забезпечуючи комплексний підхід. Це робить систему більш адаптивною до змінних умов експлуатації. Такий підхід суттєво підвищує загальну надійність і економічність роботи пташника. Прогноз витрат на електроенергію базується на декількох ключових вхідних параметрах, які збираються в реальному часі. Одним із основних є миттєва потужність (ват) кожного окремого пристрою у системі. Ці дані дозволяють точно визначити, скільки енергії споживає кожен компонент у конкретний момент часу. Також враховується час активної роботи обладнання — скільки годин на добу кожен пристрій перебуває у робочому режимі. Важливою складовою є тариф на електроенергію, який може бути як звичайним, так і багатозонним, з різною вартістю у різні години доби. Це дає змогу максимально ефективно планувати роботу обладнання з урахуванням змін тарифів. Історичні дані за попередні доби і тижні допомагають створити точніші прогнози на майбутнє. На основі цих даних програмне забезпечення формує добові та тижневі графіки споживання енергії. Такий підхід дозволяє виявити закономірності у роботі системи і підказує, де можна оптимізувати витрати. Аналіз цих параметрів забезпечує баланс між продуктивністю системи та економією електроенергії. 61 Важливим елементом механізму прогнозування є інтеграція з SCADA- системою або іншими інтерфейсами керування. Це дозволяє операторам і менеджерам отримувати зрозумілі візуалізації та звіти про стан енергоспоживання. Графіки, таблиці та інші інструменти аналізу допомагають оперативно виявляти аномалії, наприклад, надмірне споживання або несправності обладнання. Система також може автоматично надсилати повідомлення або попередження у випадку перевищення встановлених лімітів. Це підвищує безпеку експлуатації та дозволяє вчасно реагувати на можливі проблеми. Зручний інтерфейс сприяє швидкому прийняттю рішень та адаптації режимів роботи обладнання. Прогнозування інтегрується з автоматичним керуванням насосами, клапанами та нагрівачами. Це дає змогу не лише оцінити витрати, а й активно керувати споживанням. Завдяки цьому система працює більш ефективно та економічно. Можливість прогнозування енергоспоживання має безпосередній вплив на планування технічного обслуговування. Аналізуючи споживання електроенергії, можна виявити ознаки зносу або поломок у насосах, клапанах та інших компонентах. Наприклад, раптове збільшення споживання може свідчити про підвищене тертя або пошкодження механізму. Це дозволяє запобігти серйозним аваріям, проводячи обслуговування або заміну обладнання завчасно. Таким чином, система прогнозування сприяє не лише економії електроенергії, а й підвищенню надійності всієї автоматизованої системи напування птиці. Вчасне виявлення проблем знижує простої і зменшує витрати на ремонт. Крім того, це позитивно впливає на загальний стан пташника, забезпечуючи стабільний режим подачі води. Зниження ризиків аварійних ситуацій також підвищує безпеку для працівників ферми. Впровадження механізму прогнозування є сучасним і необхідним кроком у розвитку енергоефективних технологій. У підсумку, механізм прогнозування витрат на електроенергію є важливою складовою системи автоматизованого напування птиці. Він допомагає керівництву господарства ефективно планувати бюджет і 62 оперативно реагувати на зміни в роботі системи. Впровадження цього інструменту дозволяє знизити загальні витрати на електроенергію та підвищити енергоефективність пташника. Крім того, прогнозування забезпечує надійність і безперервність роботи обладнання. Воно сприяє підвищенню якості обслуговування птиці та полегшує роботу операторів. Застосування сучасних інформаційних технологій дозволяє зробити процес керування енергоспоживанням більш прозорим і контрольованим. Це дає змогу оптимізувати роботу системи відповідно до конкретних умов експлуатації. У результаті підвищується загальна продуктивність ферми і знижується її екологічний вплив. Тож автоматизована система напування птиці стає прикладом ефективного впровадження енергоменеджменту в агропромисловості. Таблиця 3.2 Розрахунок добових витрат Пристрій Потужність, Годин/добу Тариф Вартість/добу Вт (грн/кВт·год) Насос (M1) 600 10 4,20 25,20 грн Обігрівач (T1) 1200 6 4,20 30,24 грн Клапани (усі) 100 8 4,20 3,36 грн (сумарно) Сигналізація 20 12 4,20 1,01 грн H1-H4 Разом — — — 59,81 грн За умови стабільної роботи системи місячні витрати електроенергії становлять 1 794,30 грн. Цей показник розрахований на основі середньодобового споживання у 59,81 грн, помноженого на 30 днів. Такий розрахунок дозволяє фермі чітко планувати свої фінансові витрати. Внесення 63 цих даних у бюджет допомагає уникнути несподіваних витрат. Це також сприяє більш ефективному управлінню ресурсами ферми. Контроль за фактичними витратами дозволяє виявляти розбіжності між очікуваними та реальними показниками. При виявленні аномалій система сигналізує про можливі несправності або неефективну роботу обладнання. Наприклад, якщо обігрівач працює більше, ніж передбачено, це може свідчити про проблеми з вентиляцією або відкритими вікнами. Своєчасне виявлення таких ситуацій допомагає уникнути зайвих витрат і поломок. Це підвищує надійність роботи всієї системи напування. Інтеграція системи з технологіями штучного інтелекту дозволяє автоматично адаптувати прогнози витрат. Моделі машинного навчання враховують зовнішні фактори, такі як температура, сезон і кількість птиці. Це дозволяє отримувати більш точні й актуальні дані для планування. Завдяки цьому можна ефективніше розподіляти ресурси та регулювати роботу обладнання. Такий підхід робить систему більш гнучкою і продуктивною. Графічні звіти, що відображаються у SCADA-системі, надають зрозумілу візуалізацію ключових показників енергоспоживання. Вони демонструють тренди, пікові зони та історичні дані про роботу системи. Це допомагає операторам швидко аналізувати стан обладнання і приймати оперативні рішення. Візуалізація робить процес моніторингу інтуїтивно зрозумілим і доступним. В результаті підвищується якість управління фермою. Автоматичне формування щоденних і місячних звітів для керівництва забезпечує постійний контроль над витратами. Ці звіти містять детальну інформацію про споживання електроенергії та ефективність роботи системи. Керівництво може оперативно реагувати на будь-які відхилення від плану. Це сприяє підвищенню загальної продуктивності ферми. Завдяки цьому знижується ризик фінансових втрат. Впровадження адаптивних прогнозів на основі штучного інтелекту сприяє оптимізації роботи системи в різні пори року. Моделі враховують сезонні коливання та змінюють параметри роботи обладнання відповідно до 64 поточних умов. Це дозволяє знижувати витрати в теплий період і забезпечувати комфортні умови для птиці взимку. Такий динамічний підхід підвищує енергоефективність системи. В результаті ферма отримує стабільні результати за мінімальних витрат. Завдяки постійному моніторингу в реальному часі можна швидко виявляти несправності обладнання. Наприклад, надмірне споживання енергії насосами або клапанами свідчить про можливі поломки або неправильну роботу. Система може автоматично сповістити операторів про необхідність проведення технічного обслуговування. Це дозволяє запобігти серйозним аваріям і знизити простої. Вчасне втручання підвищує надійність всієї системи. Планування витрат на основі точних прогнозів допомагає ефективно розподіляти бюджет ферми. Керівництво може визначати пріоритети для модернізації обладнання або впровадження нових технологій. Це сприяє поступовому підвищенню продуктивності та зниженню операційних витрат. Використання сучасних інструментів енергоменеджменту робить ферму більш конкурентоспроможною. Впровадження таких технологій є важливим кроком у розвитку аграрного сектору. В цілому, система прогнозування і моніторингу енергоспоживання підвищує економічну ефективність ферми. Вона забезпечує стабільність і безперебійність роботи автоматизованого напування птиці. Це позитивно впливає на здоров’я і продуктивність птиці, що є ключовим фактором для господарства. Сучасні технології дозволяють оптимізувати процеси та зменшити витрати. Таким чином, впровадження інноваційних рішень сприяє сталому розвитку ферми та підвищенню її прибутковості. 3.3 Прогнозування результатів оптимізації енергоспоживання Після впровадження заходів з оптимізації енергоспоживання в системі автоматизованого напування птиці очікується значне покращення енергоефективності. Це дозволить зменшити експлуатаційні витрати та підвищити надійність роботи обладнання. Оптимізація базується на 65 ретельному аналізі базового енергоспоживання системи. Також враховується оцінка ефективності впроваджених рішень. Моделювання майбутніх умов експлуатації допомагає передбачити результати. Впровадження частотного перетворювача на насос є одним із ключових заходів. Завдяки адаптивній подачі води відповідно до фактичної потреби, енергоспоживання насоса знижується на 20–30%. Це суттєво знижує навантаження на електромережу ферми. Частотний перетворювач дозволяє регулювати швидкість двигуна насосного обладнання. Це підвищує загальну ефективність системи напування. Інтелектуальне керування обігрівачем використовує температурний гістерезис для збереження оптимальної температури. Це допомагає уникати надмірного нагріву води. Як наслідок, тривалість роботи обігрівача скорочується на 15–25%. Такий підхід не тільки знижує витрати електроенергії, але й продовжує термін служби нагрівального елемента. Контроль температури стає більш точним і надійним. Розподілення навантаження між клапанами здійснюється через спеціальні таймери. Це допомагає уникнути одночасного ввімкнення кількох пристроїв, що зменшує пікові навантаження на електромережу. Зниження пікових навантажень зменшує ризик аварійних ситуацій. Також це позитивно впливає на стабільність роботи системи. Управління подачею води стає більш рівномірним і контрольованим. Загалом, оптимізаційні заходи дозволяють зменшити добове енергоспоживання системи на 12–20%. Це забезпечує економію від 400 до 600 кВт·год на місяць залежно від сезону. В грошовому еквіваленті це становить зменшення витрат на електроенергію від 1 600 до 2 500 грн на місяць. Такий результат значно покращує фінансові показники ферми. Оптимізація також підвищує екологічність роботи обладнання. При стабільному режимі роботи окупність витрат на впровадження оптимізацій може становити 3–5 місяців. Це стосується закупівлі частотного перетворювача, контролера температури та інших пристроїв. Вже після 66 короткого періоду інвестиції починають приносити позитивний економічний ефект. Це стимулює подальші модернізації та вдосконалення системи. Зниження витрат створює основу для розвитку господарства. Аналіз базового енергоспоживання дозволяє ідентифікувати найбільш енергоємні компоненти системи. Це дає змогу пріоритетно впроваджувати заходи оптимізації. Постійний моніторинг допомагає контролювати ефективність застосованих рішень. Зібрані дані використовуються для корекції режимів роботи обладнання. Такий підхід підвищує адаптивність системи. Моделювання майбутніх умов експлуатації враховує сезонні коливання температури та зміни у кількості птиці. Це дозволяє планувати оптимальні режими роботи обладнання заздалегідь. Прогнозування допомагає запобігати перевитратам електроенергії. Також воно сприяє більш ефективному управлінню ресурсами. Система стає більш передбачуваною і керованою. Використання сучасних контролерів і датчиків дозволяє автоматизувати процеси управління. Це знижує потребу в ручному контролі і підвищує точність роботи системи. Автоматизація забезпечує швидку реакцію на зміни у параметрах експлуатації. Вона також сприяє зменшенню людського фактора і помилок. Завдяки цьому підвищується загальна надійність. Розподіл навантаження на клапани та насоси допомагає знизити зношення обладнання. Це подовжує їхній експлуатаційний ресурс. Також зменшується кількість ремонтів і простоїв. Система стає більш стійкою до аварій. В результаті знижується загальна вартість обслуговування. Адаптивна подача води дозволяє оптимізувати режим напування птиці. Це сприяє економії водних ресурсів і електроенергії. Правильний режим подачі забезпечує комфортні умови для птиці. Це позитивно впливає на її здоров’я і продуктивність. Оптимізація напування підвищує ефективність фермерського господарства. Зниження тривалості роботи обігрівачів зменшує вплив на електромережу в холодний період. Це робить роботу системи більш стабільною. Уникнення надмірного нагріву підвищує безпеку. Система 67 підтримує необхідну температуру без зайвих витрат. Таким чином забезпечується комфорт для птиці. Впровадження таймерів для управління клапанами покращує баланс навантаження. Це знижує ризик одночасних пусків і аварійних ситуацій. Таймери дозволяють розподіляти роботу обладнання у часі. Це сприяє більш плавній і безперебійній роботі системи. Управління стає більш гнучким. Зниження пікових навантажень позитивно впливає на довговічність електромережі. Це дозволяє уникати перевантажень і аварій. Стабільна робота мережі підвищує надійність системи напування. Енергоспоживання стає більш рівномірним. Такий підхід покращує загальну безпеку ферми. Оптимізація енергоспоживання також впливає на екологічні показники. Зменшення витрат електроенергії знижує викиди парникових газів. Це робить ферму більш екологічно відповідальною. Впровадження енергоефективних технологій підтримує сталий розвиток. Екологічність стає важливим фактором конкурентоспроможності. Система моніторингу забезпечує оперативне виявлення несправностей. Це дозволяє швидко реагувати на відхилення у роботі обладнання. Вчасне обслуговування знижує ризик серйозних поломок. Завдяки цьому підвищується продуктивність і надійність. Своєчасне втручання підтримує безперервність роботи. Впровадження частотного перетворювача сприяє значній економії енергії. Зниження споживання електроенергії насосом також зменшує витрати на технічне обслуговування. Частотник забезпечує плавний запуск і зупинку двигуна. Це знижує зношення обладнання. Використання частотного перетворювача є однією з ключових складових оптимізації. Інтелектуальне керування обігрівачем підвищує комфорт умов утримання птиці. Система підтримує заданий температурний режим з мінімальними коливаннями. Це сприяє здоров’ю та зростанню птиці. Точне регулювання температури підвищує ефективність використання енергії. В результаті підвищується продуктивність ферми. 68 Проведені розрахунки демонструють економічний ефект від оптимізації. Це стимулює подальші інвестиції у модернізацію обладнання. Підвищення енергоефективності стає важливим конкурентним перевагою. Ферма отримує можливість більш раціонально використовувати ресурси. Загалом оптимізація покращує фінансову стабільність господарства. Ефективність заходів з енергозбереження запропоновано в таблиці 3.3. Впровадження системи моніторингу і прогнозування створює основу для сталого розвитку ферми. Постійний аналіз даних допомагає приймати обґрунтовані управлінські рішення. Це підвищує ефективність і конкурентоспроможність підприємства. Система адаптується до змін умов експлуатації. Вона забезпечує довгострокову стабільність роботи. Таблиця 3.3 Ефективність заходів з енергозбереження Оптимізаційний захід Зниження Економія Економія споживання електроенергії коштів (%) (кВт·год/міс) (грн/міс) Частотний 25% 250 1050 перетворювач для насоса Інтелектуальне 20% 200 840 керування обігрівачем Таймери та зональне 10% 80 336 керування клапанами SCADA-моніторинг 8% 70 294 та корекція режимів 69 ВИСНОВОК В даній кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено автоматизовану систему напування птиці у пташнику, завдяки якій вдалося досягти економного використання води, ефективного розподілу трудових ресурсів та подовження строку служби системи водопостачання. Автоматичне промивання ліній напування забезпечує стабільну температуру та якість питної води, що сприяє оптимальному приросту маси бройлерів і збільшенню яйценосності у курей-несучок. Завдяки цій функції значно знижується ймовірність утворення біоплівки на внутрішніх стінках трубопроводів, яка може негативно впливати на здоров’я птиці. Система також здійснює контроль якості води, що створює умови для скорочення використання медикаментів та антибіотиків. У межах цієї роботи було описано об’єкт автоматизації, розроблено функціональну схему процесу напування, схему підключення обладнання, а також обґрунтовано вибір технічних засобів для реалізації системи. 70 СПИСОК ВИКОРИСТAНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Класифікація автоматизованих систем [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://tzi.ua/assets/files/%D0%9D%D0%94- %D0%A2%D0%97%D0%86-2.5-005--99.pdf 2. Ємнісний сигналізатор реле рівня серії ECAS 301 для сипких матеріалів [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://profikom.com.ua/ua/p972613327-emkostnyj-signalizator-rele.html 3. Термоперетворювачі опору ДТСхх5М-И [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://aqteck.ua/ua/datchyky/dtpxxx5-termopary-z- komutacijnoju-golovkoju 4. Пускач ПМ 1-09-10 Q7 400B (LC1-D0910) [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://www.acko.ua/e- store/xml_catalog/kontaktori_malogabaritni_serii_pm/21315/. 5. Частотний перетворювач Lenze ESMD112L4TXA [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://prom.ua/ua/p1453224737-chastotnij- peretvoryuvach-lenze.html?&primelead=MC40. 6. Трифазний електродвигун АІР71В2 [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://xn--80aqy.com.ua/katalog_elektrodvigatelei_air/air-71v2- 1-1-kvt-3000-ob-min/. 7. Нагрівальний елемент (ТЕН) 2500W [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://rozetka.com.ua/409560420/p409560420/ 8. AQTECK ПЛК160 [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://aqteck.ua/ua/programmiruemye-logicheskie-kontrollery/plk160-m02- programmiruemyj-logicheskij-kontroller. 9. Електромагнітний клапан Camozzi 4/6мм A321 24v DC [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://nature- aquarium.com.ua/elektroklapan-dlja-sistem-so2-camozzi-46mm-a321-24v- dc.html?language=ua. 10. Сигнальна арматура AD16-16DS 24V АC/DC [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://www.acko.ua/e- 71 store/xml_catalog/svitlosignalna_ta_zvukova_armatura_serii_ad16_22/20999/. 11. VisiFerm DO Arc 120 H0 [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://www.hamiltoncompany.com/process-analytics/sensors/243666-111. 12. AQTECK ПД100-311/371/381 [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://aqteck.ua/ua/datchyky/pd100-311-371-datchyky-tysku-dlja-zhkg 13. AQTECK БП60Б-Д4 [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://aqteck.ua/ua/arhiv-produkciji/bp-dlja-vazhkyh-umov-ekspluataciji. 14. Автоматичний вимикач УКРЕМ ВА-2017/С 1р 10А АСКО [Електронний ресурс]: – Режим доступу: https://www.acko.ua/e- store/xml_catalog/avtomatichni_vimikachi_serii_ukrem_va_2017/18813/. 15. King, A. M., & Fritz, C. (2019). Precision Agriculture for Sustainability and Environmental Protection. CRC Press. 16. Книга охоплює використання автоматизації та енергозберігаючих технологій у сільському господарстві. 17. Taylor, S. E. (2020). Agricultural Automation: Fundamentals and Practices. Springer. 18. Посібник із основ автоматизації сільського господарства, включаючи системи напування та управління ресурсами. 19. Alonso, M., & Cruz, R. (2018). Energy Management in Agriculture: Optimizing Resource Use. Wiley. 20. Практичний підхід до управління енергією в агропромисловому секторі. 21. Jørgensen, B. (2019). Modern Control Systems in Agriculture. Elsevier. 22. Публікація про сучасні системи керування для сільського господарства з акцентом на енергоефективність. 23. Godfray, H. C. J., & Garnett, T. (2020). Sustainable Intensification in Agriculture. Oxford University Press. 24. Книга аналізує стратегії для інтенсифікації виробництва з мінімізацією витрат енергії. 25. Blok, K., & Nieuwlaar, E. (2020). Introduction to Energy Analysis. 72 Routledge. 26. Огляд методів аналізу енергії, корисний для енергоменеджменту в сільському господарстві. 27. Sharma, P., & Pandey, K. D. (2018). Smart Farming Technologies: IoT and Data Analytics. Springer. 28. Опис використання IoT і аналітики для підвищення енергоефективності агротехнічних систем. 29. Case, P., & Barrett, M. (2017). Agricultural Sustainability: Concepts and Evidence. Cambridge University Press. 30. Аналіз концепцій сталого сільського господарства з акцентом на використання енергозберігаючих технологій. 31. Chandrasekaran, S. (2018). Energy Management and Automation in Agriculture. Academic Press. 32. Інструкція з інтеграції енергоефективності та автоматизації в агропромислові процеси. 33. Nelson, R. A., & Griffin, P. J. (2019). Energy Optimization in Agriculture: Systems and Practices. Elsevier. 34. Практичний посібник із впровадження енергозберігаючих рішень у фермерське господарство