کشاورزی یکی از مشاغل استراتژیک و پردرآمد دنیا است که اهمیت آن بر کسی پوشیده نیست. رشد تکنولوژی چهره صنعت کشاورزی را هم تغییر داده است به طوریکه امروزه با استفاده از کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی یا PLC در کشاوری و دامداری، فرآیندها خودکار شده و بهره وری افزایش یافته است.
کاربرد PLC در کشاورزی به منظور نظارت بر سیستم های آبیاری، کنترل شرایط محیطی گلخانه ها و سایر تأسیسات انجام می شود. کشاورزی سنتی و بحران کمبود آب از مشکلاتی است که در ایران با آن مواجه هستیم.
استفاده از PLC در کشاورزی مدرن، نرخ تولید را به صورت چشم گیری افزایش می دهد. از سوی دیگر سیستم مدیریت گلخانه می تواند عوامل محیطی از جمله دما، رطوبت و روشنایی را برای بهینه سازی رشد و کیفیت محصول کنترل کند.
از کاربردهایPLC در دامداری نیز می توان به کنترل سیستم های تغذیه، روشنایی و تهویه اشاره کرد. استفاده از این سیستم ها کمک می کند سلامت حیوانات و تولیدات دامی به بهترین نحو ممکن حفظ شود.
در ادامه ابتدا به بررسی PLC و کاربرد PLC در کشاورزی می پردازیم، سپس ابعاد دیگر این موضوع را بررسی خواهیم کرد. با من همراه باشید.
آشنایی با PLC
تاریخ بشر سرشار از اتفاقات خارق العاده ای است که تاریخ را تغییر داده اند. بدون شک یکی از اتفاقات تاثیرگذار در وقوع انقلاب صنعتی، اختراع کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا همان PLC است. اگر مروری بر تاریخچه سیماتیک زیمنس داشته باشید، بیشتر به این موضوع پی می برید.
کنترل کننده های صنعتی به کمک سنسورهای مختلف شرایط محیطی را بررسی می کنند. سپس براساس منطقی که توسط کارشناسان برای آن ها تعیین شده است، شرایط را بررسی و در صورت نیاز تغییرا لازم را در خروجی اعمال می کنند.
PLC زیمنس از جمله محصولات بسیار پرکاربرد در اتوماسیون صنعتی است. تنوع بالای محصولات امکان انتخاب نمونه متناسب با کاربردهای مختلف را فراهم می کند. کنترل فرآیندهای مرتبط با مزارع کشاورزی و دامداری ها عموما پیچیدگی زیادی ندارد. لوگو 8 زیمنس یک انتخاب ویژه برای این قبیل کاربردها است.
این پی ال سی جمع و جور بسته به نیاز پروژه دارای پردازنده های مختلفی است. به عنوان مثال ماژول پردازنده لوگو 8 LOGO 230 RCE با برق شهر تغذیه می شود و به راحتی با ماژول های لوگو 8 قابل توسعه است.
کاربرد PLC در کشاورزی
PLC یک کنترل کننده صنعتی است که در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. در استفاده از PLC سه مفهوم ورودی، خروجی، و پردازش حائز اهمیت است. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) توسط حسگرها داده هایی مانند میزان رطوبت، دما و سختی خاک را اندازه گیری می کند.
پس از پردازش داده های دریافتی و براساس برنامه تعیین شده، دستورات خروجی لازم برای عملگر ها و ماشین ها صادر می شود.
مهم ترین تاثیرات کاربرد PLC در کشاورزی را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:
خودکار کردن عملیات
PLC ها در کشاورزی و دام داری برای خودکارسازی عملیاتی مانند آبیاری، کوددهی، برداشت و تغذیه حیوانات استفاده می شوند. PLC را می توان برای نظارت بر پارامترهای مختلفی از جمله دما، رطوبت هوا، رطوبت خاک و سایر شرایط محیطی به منظور بهینه سازی تولید و کاهش ضایعات برنامه ریزی کرد.
افزایش تولید
افزایش کارایی و تولید دو مزیت کلیدی استفاده از PLC در کشاورزی است. با خودکار شدن کارهای کلیدی کشاورزان زمان کمتری را برای نظارت و اصلاح تجهیزات، و زمان بیشتری را در سایر بخش های با اهمیت مزارع خود صرف می کنند.
دقت بیشتر در انجام کارها
استفاده از PLC همچنین می تواند دقت جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها را افزایش دهد. این قابلیت به کشاورزان امکان می دهد تصمیمات آگاهانه تری در مورد روند تولید خود بگیرند. برای مثال، داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط PLC می‌تواند برای بهینه‌سازی برنامه‌های آبیاری، حذف ضایعات کود و افزایش عملکرد محصول مورد استفاده قرار گیرد.
بهبود کنترل کیفیت
کاربرد PLC در کشاورزی، با نظارت و اصلاح دائم متغیرهایی مانند دما، رطوبت، مصرف کود و خوراک دام کنترل کیفیت محصولات کشاورزی و دامی را بهبود می دهد. به این ترتیب اطمینان کافی از اینکه محصول نهایی معیارهای کیفی تعیین شده را برآورده می کند حاصل می شود.
کاربرد plc در کشاورزی به منظور افزایش ایمنی
PLC ها را می توان جهت نظارت و کنترل انواع اقدامات امنیتی مانند سیستم های قطع اضطراری و هشدارها برنامه ریزی کرد. با این کار می توانیم از بروز حوادث جلوگیری کرده و به محافظت از پرسنل، محصولات و حیوانات کمک کنیم.
دسترسی و کنترل از راه دور
عملیات نظارت و کنترل را از راه دور را می توان به کمک پی ال سی انجام داد. بدین ترتیب کشاورزان می توانند از هر نقطه ای در مزرعه و یا هر کجای دیگر فعالیت های خود را ارزیابی و یا در صورت نیاز تغییرات لازم را اعمال کنند. این ویژگی در مدیریت منابع انسانی و تطبیق برنامه ها با شرایط لحظه ای محصولات بسیار اهمیت دارد.
به طور کلی کاربرد PLC در کشاورزی افزایش کارایی، دقت، کنترل کیفیت، ایمنی، انعطاف پذیری و در نتیجه بالابردن بهره وری و سود بیشتر را به همراه دارد.
استفاده از PLC در اتوماسیون کشاورزی
طراحی و استقرار یک سیستم اتوماسیون به منظور خودکارسازی فرآیندهای کشاورزی، مستلزم برنامه ریزی دقیق و در نظر گرفتن متغیرهای زیادی است.
مراحل زیر می تواند به عنوان یک دستورالعمل کلی برای ایجاد یک سیستم اتوماسیون کشاورزی استفاده شود:
الزامات را شناسایی کنید
شناسایی نیازها اولین مرحله ایجاد اتوماسیون و خودکار سازی فرآیندهای کشاورزی است. این مرحله نیازمند تجربه و تجزیه و تحلیل دقیق عملیات کشاورزی است. در این مرحله سوال اصلی که باید پاسخ داده شود اینست که کدام کارها برای بهبود کارایی، دقت و عملکرد نیاز است تا خودکار انجام شود.
طراحی استراتژی کنترل
پس از شناسایی الزامات فرآیند خودکار سازی، مرحله بعد ایجاد یک استراتژی کنترلی است. این مرحله شامل تعریف ورودی‌ها و خروجی‌های لازم برای هر فعالیت، انتخاب حسگرها و محرک‌های مناسب و نوشتن برنامه کنترلی فعالیت‌ها است.
به طور مثال باید مشخص شود چه پارامترهایی را با چه ابزاری می توان اندازه گیری کرد؟ مثلا رطوبت خاک را با یک سنسور رطوبت سنج میله ای می خواهیم اندازه گیری کنیم. اگر این مقدار خارج از محدوده باشد چه عملگری وارد کار می شود؟ مثلا نازل های آب پاش در مدت زمان مشخصی باید عمل کند.
انتخاب و پیکربندی PLC در کشاورزی
شاید مهمترین بخش کاربرد PLC در کشاورزی، انتخاب و راه اندازی سخت افزار PLC متناسب با نیاز پروژه است. PLC باید به نحوی انتخاب شود که با ظرفیت پردازش مورد نیاز و قابلیت‌های ورودی/خروجی لازم برای پیاده سازی استراتژی کنترل مطابقت داشته باشد.
در مقاله راهنمای انتخاب لوگو 8 زیمنس، جزئیات بیشتری در این زمینه را بررسی کرده ایم.
برنامه کنترلی را نوشته و آزمایش کنید
پس از پیکربندی سخت افزار، برنامه کنترلی باید نوشته و آزمایش شود. این مرحله شامل نوشتن کد برنامه برای خودکارسازی وظایف فهرست شده در طرح کنترل، و همچنین آزمایش نرم افزار برای اطمینان از کارکرد صحیح و قابل اعتماد آن است.
پیاده سازی و نظارت بر سیستم
آخرین مرحله عملیاتی کاربرد PLC در کشاورزی، راه اندازی سیستم و نظارت بر عملکرد آن است. نصب سخت افزار و سنسورهای PLC، ایجاد برنامه و آزمایش سیستم در حال کار بخشی از این فرآیند است. سیستم باید به طور منظم مورد ارزیابی قرار گیرد تا از صحت عملکرد آن مطمئن شویم.
ساخت و استقرار یک سیستم اتوماسیون کشاورزی مستلزم برنامه ریزی، توسعه و آزمایش کامل است. باید از تطبیق سیستم با معیارهای اتوماسیون اطمینان حاصل شود. ضمن اینکه سیستم به درستی و با قابلیت اعتماد کافی عمل می کند.
سنسورها و محرک ها در اتوماسیون کشاورزی
سنسورها(حسگر ها) و اکچویتورها (عملگر ها) اجزای حیاتی یک سیستم اتوماسیون هستند. سنسورها به منظور جمع آوری داده های محیطی مانند دما، رطوبت و غیره استفاده می شوند. از طرف دیگر، عملگرها برای تنظیم طیف گسترده ای از فرآیندها و دستگاه ها از جمله سیستم های آبیاری، تزریق کننده های کود و خوراک دام استفاده می شوند.
در ادامه به معرفی برخی از سنسورها و محرک های مورد نیاز برای کاربردی PLC در کشاورزی خواهیم پرداخت.
سنسورهای دما
سنسورهای دما در سیستم های کشاورزی به منظور اندازه گیری دمای هوا یا آب استفاده می شوند. هوای محیط و دمای آب آبیاری از فاکتور های مهمی هستند که در کشاورزی صنعتی کنترل می شوند. با استفاده از داده های سنسور دما، عملکرد سیستم های گرمایش و سرمایش در گلخانه ها کنترل می شود. این قابلیت حفظ دما در محدوده مورد نیاز را امکانپذیر می کند.
سنسورهای رطوبت سنج
از سنسورهای رطوبت سنج برای تشخیص رطوبت نسبی هوا و خاک استفاده می شود. این داده ها برای تنظیم حفظ سطوح بهینه رطوبت محیط استفاده می شود. رطوبت هوا از فاکتور های مهم در کشاورزی است که با توجه به هر محصول باید در یک رنج استاندارد حفظ شود.
سنسورهای رطوبت خاک به منظور اندازه گیری میزان رطوبت خاک استفاده می شوند. این داده‌ها در تنظیم سیستم‌های آبیاری مورد استفاده قرار می گیرند.
سنسورهای نور
کاربرد PLC در کشاورزی با حفظ شرایط ایده آل محیطی، سبب بهبود عملکرد کلی سیستم می شود. آگاهی از وضعیت پارامترهای ضروری در هر لحظه از جمله ضرورت های زسیدن به این اهداف است. نور، یکی از عوامل مهم تاثیرگذار بر رشد گیاهان است.
از سنسورهای نور برای اندازه گیری میزان نور گلخانه استفاده می شود. این داده‌ها برای کنترل سیستم‌های روشنایی و اطمینان از دریافت نور کافی محصولات بر اساس ساعات شبانه روز و با توجه به نور محیط به کار گرفته می شوند.
شیر برقی
شیرهای برقی به عنوان عمل کننده در سیستم های آبیاری، تزریق کننده کود و کنترل جریان آب یا سایر سیالات به صورت اتوماتیک استفاده می شوند. شیرهای برقی تنوع و کاربرد گسترده ای در صنعت کشاورزی دارد.
پمپ ها
سیستم های آبیاری و سایر کاربردهای کشاورزی برای کنترل جریان آب یا سایر سیالات به پمپ وابسته است. در واقع پمپ ها آب و سایر سیالات را به پشت شیرهای برقی هدایت می کنند.
به طور خلاصه سنسورها و محرک ها اجزای حیاتی یک سیستم اتوماسیون کشاورزی هستند. حسگرها و محرک ها داده های مورد نیاز را جمع آوری می کنند. سپس PLC با توجه به این داده ها در مورد شرایط محیطی و فرآیندهای کشاورزی تصمیم گیری می کند.
جمع بندی
کاربرد PLC در کشاورزی یا به عبارت دیگر اتوماسیون فرآیندهای کشاورزی سبب بهبود کارایی و افزایش تولید محصولات کشاورزی شده است. به بیان دیگر کشاورزی صنعتی بر پایه استفاده از کنترل کننده های صنعتی پیاده می شود.
مزیت های استفاده از این سیستم ها و به ویژه نقش موثر آن ها در کاهش مصرف آب، دنیا را به سمت استفاده از آن ها متمایل کرده است. با صرف کمی هزینه و مهاجرت به کشاورزی صنعتی، ضمن مدیریت منابع گرانقدر آب می توان بهره وری کشاورزی را به میزان چشمگیری افزایش داد. لوگو 8 زیمنس یک انتخاب ایده آل برای استفاده در کاربردهای کشاورزی است. همین الان PLC سایر ملزومات اتوماسیون کشاورزی را از زیمنس کالا سفارش دهید.