S.l. Dr. Ing. Nicoleta Arghira [607131]

Universitatea Politehnica din București
Facultatea de Automatică și Calculatoare
Departamentul de Automatică și Informatică Industrială

LUCRARE DE DIS ERTA ȚIE

SISTEM DE CONDUCERE PENTRU IRIGAȚ II

Coordonator i:
S.l. Dr. Ing. Nicoleta Arghira
S.l. Dr. Ing. Iulia Stamatescu
Student: [anonimizat], anul 2

2018

2
CUPRINS
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 4
1. Analiza de sistem pentru proces ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 6
1.1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 6
1.2. Metode de irigare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 6
1.3. Cerințe pentru conducerea sistemelor de irigații ………………………….. ………………………….. …………………….. 8
2. Sisteme de conducere pentru irigații ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 9
Tipuri de sisteme de irigații clasice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 9
Sisteme de reglare fuzzy ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 11
Algoritmi de planificare ai irigației ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 12
2.3.1. Modelul SOIL ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 13
2.3.2. Algoritm combinat: WB si SOIL ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 13
2.3.3. Metodă convențională de planificare a irigării(CNTRL) ………………………….. ………………………….. .. 14
3. Specificațiile arhitecturii de conducere propuse ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 15
3.1. Structura modelului – Hardware ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 15
3.2. Structura modelului suport (Software) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 16
3.3. Algoritmul decizional de conducere a sistemului de irigații ………………………….. ………………………….. …… 17
3.4. Software – Echipamente Yo kogawa ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 20
3.4.1. System View ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 22
3.4.2. Utilitarul “Graphic Builder” pentru Interfața grafica ………………………….. ………………………….. …….. 23
3.4.3. Modulul achizitie de date – “IOM (Input Output Module)” ………………………….. ……………………….. 24
3.4.4. Protocoale de comunicatie ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 25
4. Implementarea sistemului de conducere pentru irigații ………………………….. ………………………….. …………………. 28
4.1. Cerințele și restricțiile sistemului propus ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 28
4.2. Sistemul de conducere propus ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 29
4.3. Implementarea sistemului de conducere pe DCS ………………………….. ………………………….. ………………….. 31
4.3.1. Comunicatia sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 31
4.3.2. Interfața HMI (Interfața om -mașină) ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 35
4.3.3. Sisteme de conducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 37
4.3.4. Configurarea subsistemelor componente ………………………….. ………………………….. ……………………… 45
4.4. Testarea sistemului de conducere pentru irigații ………………………….. ………………………….. …………………… 49
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 54
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 55
Anexa 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 58

3
LISTA DE FIGURI
Figură 1.1 – Irigare prin picurare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 7
Figură 2.1 – Sistem de irigație în bucl ă deschisă ………………………….. ………………………….. ……………………… 9
Figură 2.2 – Sistem de irigație cu buclă on -off ………………………….. ………………………….. ………………………. 10
Figură 2.3 – Sistem de irigație cu feedback (cu microcontroller) ………………………….. ………………………….. 11
Figură 2.4 – Modelul Sugeno ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 12
Figură 2.5 – Algoritm irigare Soil -based (a) , Algoritm combin at (SL+WB) (b) ………………………….. ………… 13
Figură 2.6 – Schema de evoluție a algoritmului tradițional de planificare a irigării (CNTRL) …………………. 14
Figură 3.1 – Schema bloc a sistemului de irigații ………………………….. ………………………….. ……………………. 15
Figură 3.2 – Structura decizională a modelului suport ………………………….. ………………………….. ……………. 17
Figură 3.3 – Arhitectura de conducere a sistemului de irigații suport ………………………….. …………………… 19
Figură 3.4 – DCS typical architecture ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 20
Figură 3.5 – Interfața System View ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 22
Figură 3.6 – Interfața Graphic Builder ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 24
Figură 3.7 – Interfața IOM builder ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 25
Figură 3.8 – Arhitectura Profibus ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 26
Figură 3.9 – Modbus TCP ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 27
Figură 4.1 – Arhitectura de conducere a sistemului de irigații propus ………………………….. ………………….. 30
Figură 4.2 – Definirea alarmelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 33
Figură 4.3 – Comunicatia sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 34
Figură 4.4 – Funcțiile Faceplate -ului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 35
Figură 4.5 – Diagrama procesului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 36
Figură 4.6 – Elementele sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 37
Figură 4.7 – Starea de Interblocat/Trip a unei pompe ………………………….. ………………………….. ……………. 39
Figură 4.8 – Configurare pompa de alimentare ………………………….. ………………………….. ……………………… 40
Figură 4.9 – Secventa de start pompa 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 41
Figură 4.10 – Limite umiditate relativa – limite si restrictii pompa 3 ………………………….. …………………….. 42
Figură 4.11 – Secvența pompa 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 43
Figură 4.12 – Logica Duty -standby pe cele doua pompe ………………………….. ………………………….. ………… 44
Figură 4.13 – Logica de interlock a celor 2 pompe ………………………….. ………………………….. …………………. 44
Figură 4.14 – Condițiile de interlock pentru pompe în RL ………………………….. ………………………….. ……….. 45
Figură 4.15 – Configurare control nivel din rezervor ………………………….. ………………………….. ………………. 46
Figură 4.16 – Logica de funcționare a controlerului de nivel ………………………….. ………………………….. …… 46
Figură 4.17 – Condiții pentru declanșarea pompei de alimentare ………………………….. ………………………… 47
Figură 4.18 – Configurare indicatoare de temperatură ………………………….. ………………………….. …………… 47
Figură 4.19 – Configurare indicatoare pentru viteza vântului ………………………….. ………………………….. ….. 47
Figură 4.20 – Configurare indicatoare pentru umiditate sol ………………………….. ………………………….. …… 48

4
Introducere

Irigațiile au fost folosite pentru a ajuta cultu rile agricole să se dezvolte, pentru re –
vegetarea anumitor zone aride sau în timpul unor perioade secetoase. În agricultură, irigațiile
ajută la protejarea plantelor împotriva inghețului, suprimarea creșterii buruienilor în campurile de
cereale și prevenirea pietrificării solului.
Metodele vechi de irigare presupuneau utilizarea unor canale ce trebuiau închise și
deschise manual sau utilizarea unor sprinklere. În acest caz, o mare cantitate de apă era risipită în
timpul procesului. Este necesar sa îmbunătațim formele existente de irigare. De aceea, a fost
necesară dezvoltarea unor sisteme inteligente care sa optimizeze consumul de apă.
Un sistem inteligent automat de irigații trebuie sa poat ă monitoriza și controla nivelul de
apă disponibil către plante , fără intervenți a umană , sau prevenirea apariției unui eveniment ce ar
putea duce la defectarea acestuia.
Scopul acestui proiect este de a gasi o cale ca un sistem automat de irigații să folos ească
apa într -un mod cat mai eficient, pentru a preveni pierderile și de a reduce costurile de lucru.
Trebuie sa luam în considerare următoare le aspectele: costul instalației, intervenția
omului, eficiența în ceea ce privește consumul de apă, fiabilitatea , consumul de energie electrică,
întreținerea și extensibilitatea acestuia. Instalația trebuie să fie destul de simplă și accesibilă
oricarui utilizator.
Eficientizarea consumului de apă este de asemenea un aspect important, deoarece ne
dorim un consum ca t mai mic de apă și un randament mai mare în ceea ce privește cultura
agricolă.
Fiind un sistem automat , se dorește să se minimizeze costul de munca, supravegherea și
intervenția omului. Sistemul trebuie sa lucrez e continuu, sa fie optimizat ș i să contină piese care
să poata fi înlocuite ușor în caz de defectare.
Se va prezenta o arhitectur ă de conducere pentru un astfel d e sistem ș i o solu tie de
implementare a acestuia î n software -ul Centum VP, dezvoltat de Yokogawa.
Pentru a atinge obiectivel e propuse, în această lucrare se vor enunț a, pe parcursul a mai
multor capitole , cele mai importante aspecte ale unu i sistem de irigații. Î nlănțuirea capitolelor a
avut ca scop stabilirea unei legături relevante între acestea.
Lucrarea de dis ertație este structurat ă în felul urmă tor:
Capitolul I este constituit din noțiuni introductive. Sunt explicate diferite metode de
irigare existe nte și modul în care acestea acț ioneaza asupra procesului nostru(solul).

5
În Capitolul II, se vor prezenta diferi ți algoritmi de planifi care ai irigaț iei deja
implementa ți și prezentarea tipuri lor de sisteme de iriga ții clasice.
Capitolul III va co ntura modul in care se va realiza aplicatia. Va cuprinde o introducere
in mediul de operare (CentumVP), se va prezenta structura hardware si software a sistemului
propus cat si descrierea pr otocoalelor de comunicatie ce pot fi utilizate in aplicatie.
Capitolul IV descrie în detaliu etapele implementării aplicației, ce mijloace de
programare au fost folosite – prezentarea in ansamblu a librariilor Centum utilizate -, principiul de
functionare, cerințele si restricțiile sistemului, semnalele si echipamentele folosite si interfața cu
utilizatorul(HMI). In finalul capitolului se vor prezenta si o serie de teste la care a fost supus
sistem ul implementat.
Ultimul capitol este reprezentat de concluzia lucrarii, note bibliografice si anexe le care
vor cuprinde diverse ecrane rezultate in urma testarii aplicatiei.

6
1. Analiza de sistem pentru proces

1.1. Introducere
Irigarea reprezintă o metodă prin care o cantitate de apă este furnizata plantelor la un
interval de timp regulat. Este folosită pentru a ajuta la creșterea culturilor agricole, întreținerea
peisajelor sau la refacerea solului din zonele uscate, deșertice, în perioadele sece toase.
Agricultura folosește 85% din resursele de apă din toata lumea și acest procentaj va
continua să domine consumul, deoarece populația a început să fie mai numeroasă și, de
asemenea, necesarul de alimente a crescut. Apa este o resursă esentială vieții : doar 1% din
sursele de apă proaspată ale planetei sunt accesibile populației prin intermediul izvoarelor,
râurilor sau fântânilor. Datorită schimbarilor climatice, poluării, a defrișărilor masive și
utilizarea ineficentă a apei, aceste surse sunt aproape de dispariție.[2]
Ținand cont de faptul că sectorul agriculturii este cel mai mare consumator, este necesar
să se dezvolte noi linii de cercetare care să aibe ca țintă specială îmbunatățirea utilizării apei în
sistemele folosite în agricultură.
1.2. Metode de irigare

Eficientizarea utilizării apei în agricultură reprezintă una din cele mai mari provocări în
ceea ce privește tehnologia modernă. În regiunile aride sau semi -aride, diferențele dintre
cantitățile de precipitații și necesitatea sistemelor de irigații sunt atât de mari, încat s -a creat o
prioritate în a gestiona irigațiile.
Metodele de irigare sunt diferite în funcție de modul în care este obținută apa și
distribuită de -a lungul suprafeței. În general, scopul este acela de a furniza uniform ace astă
cantitate de apă, astfel încât plantele să aibe strictul necesar.
Metodele de bază ale irigării sunt scurgerea la suprafață, scurgerea gravitațională,
aspersiunea, irigația subterană și prin picurare. Cea mai comuna metodă de irigare a terenurilor
agricole este reprezentată de irigarea la suprafață . Este adesea menționată ca irigare de inundații,
ceea ce înseamnă că distribuția apei este necontrolată și, prin urmare, în mod inerent ineficientă.
Procesul de irigare de suprafață poate fi d escris cu ajuto rul a patru faze.
Faza avans , care se referă la acea perioadă de timp în care apa este aplicată la capătul de
sus a câmpului și curge sau avansează pe lungimea câmpului. Perioada de timp între sfârșitul
fazei de avans și de oprire a influxului este numit d e umectare, băltire sau faza de stocare -faza a
doua . Pe măsură ce fluxul încetează apa va continua să se infiltreze și scurgerile până când
întregul câmp este drenat. A treia faza este faza de epuizare , care reprezintă acea perioadă scurtă
de timp după „cu t-off” atunci când lungimea câmpului este încă scufundat.

7

Faza de recesiune – faza a patra – descrie perioada de timp în care apa se retrage spre
capătul din aval a câmpului.
A doua metoda de irigare este reprezentată de irigarea subterană . Este o tehnologi e
dezvoltată în special pentru irigațiile subterane indiferent de textura solului – de la regiuni
deșertice până la argilele grele. Acest tip de irigație reduce considerabil cantitatea de apă utilizată,
fertilizatorul și erbicidele folosite. De asemenea, p rin livrarea de apă și substanțe nutritive direct
la zona rădăcinii, plantele vor fi mult mai sănatoase iar culturile vor avea un randament mai
mare.[10]
Este singurul sistem de irigare care se poate utiliza în condiții de siguranță de apa
reciclată, deoarece apa nu ajunge niciodată la suprafață. Acest tip de sistem este instalat la
15-20 cm de suprafata – în cazul aplicațiilor comerciale – și 30 -50 cm pentru aplicații
agricole. Este o metodă avantajoasă prin prisma eficienței aplicării apei, nu este ne cesară
nivelarea solului, pierderea de nutrienti din ingrașăminte este redusă la minimum datorită
aplicării localizate. Dezavantajele sunt reprezentate de cost și de faptul ca tuburile se pot
înfunda în cazul în care apa nu este filtrată .
Irigarea prin pic urare este folosită în ferme, sere sau grădini. Este metoda aplicată la
scară largă în zonele în care exista deficit acut de apă și în special pentru culturi și copaci.
O alta metodă de irigare este cu ajutorul sistemelor de pulverizare al apei . Este utili zat
la scară largă în zonele nisipoase și funcționează pe același principiu al precipitațiilor naturale.
Apa este distribuită printr – un sistem de conducte, de obicei , prin pompare. Apoi pulverizată
în aer, prin aspersoare, astfel încât apa se transformă în picături mici care cad pe pământ.
Sistemul de alimentare a pompei, stropitori și condițiile de funcționare trebuie să fie
proiectate pentru a permite o aplicare uniformă a apei.[10]

y

Figură 1.1 – Irigare prin picurare

8
1.3. Cerințe pentru conducerea sistemelor de irigații

Metodele clasice de irigare presupuneau utilizarea unor canale ce trebuiau închise și
deschise manual sau utilizarea unor sprinklere. În acest caz, o mare cantitate de apă era risipită în
timpul procesului. Este necesar sa îmbunătațim formele existente de iriga re. De acee a, a fost
necesară de zvoltarea unor sisteme inteligente care sa optimizeze această risipă de apă. [4]

Un sistem inteligent automat de conducere pentru irigații trebuie sa poată monitoriza și
controla nivelul de apă disponibil către plante fără nicio interv enție umană sau apariția unui
eveniment ce ar putea duce la defectarea acestuia.

Acest sistem inteligent trebuie să țină seama de anumiți factori și anume:

1. Cantitatea de apă din sol disponibilă pentru plante trebuie monitorizată încontinuu(acest lucru
este posibil datorită senzorilor folosiți)
2. Pe baza informațiilor obținute de la sistemul de măsură , sistemul trebuie să decidă dacă este
necesar să ude plantele
3. Furnizarea exacta a apei de care plantele au nevoie. Acest lucru va fi posibil de modul în care
sistemul va indeplini prima condiție.
4. Întreruperea alimentării cu apă atunci când necesarul de apă a fost furnizat către plante.
Această caracteristică este importantă deoarece cantitatea de apă de care dispunem nu este
infinită, deci gestionarea apei este extrem de importantă. [1]

Sursa de apă a sistemului care poate realiza funcția de irigație poate fi din orice sursă:
fântâni, râuri, lagune, pârâu, lacuri, etc, dar este de preferat ca sistemul sa dispună de o sursă
constantă de apă pentru a asigura o continuitate a operațiilor. Cel mai utilizat este rezervorul de
apă care va fi menținut la capacitate maximă.

Există aproximativ 4 categorii de metode propuse pentru o planificare eficientă a irigațiilor:
1. o metodă complet empirică, bazată doar pe experien ță, și fără niciun fel de măsurători efective
2. o metodă bazată pe monitorizarea umidității solului
3. o metodă bazată pe cantitatea de apă utilizată din condițiile meteorologice
4. o metodă bazată pe urmărirea stării culturilor și condițiile în care plantel e nu dispun de
necesarul de apă .

9
2. Sisteme de conducere pentru irigații

Tipuri de sisteme de irigații clasice

În ceea ce privește designul sistemului de irigație trebuie sa avem în vedere faptul că
sistemul trebuie să minimizeze efortul de muncă și să aibe o eficiență mare în ceea ce priveste
utilizarea apei. Abordarea unui sistem în buclă deschisă reprezintă cea mai usoară abordare.
Acest lucru înseamnă că robinetul este lăsat întotdeauna deschis, iar prin țevi va trece un debit
constant de apă.
În cadru l acestui sistem se poate observa deja eficiența în ceea ce privește consumul de
apă, deoarece prin această metodă se limitează evaporarea apei. În ceea ce privește această
metodă este important sa folosim un debit mic pentru a preveni supraumplerea geotex tilului și
mucegairea plantelor. [8]

Acest sistem conține cel mai mic număr de componente, ceea ce înseamnă că sistemul
este ușor de asamblat și are șans ă mică de eșec. De asemenea, costul este redus, deoarece sunt
utilizate un numar minim de elemente.Marele dezavantaj al acestui sistem îl constituie faptul ca
nu deține o cale de feedback. Apa din rezervor nu este optimizată la valoarea actuală de consum,
ceea ce poate rezulta în a risipi apa sau a supraalimenta. Deci va fi necesara supravegherea
sistemului de către un operator.[8]
O alta abordare este reprezentată de un sistem cu bucla on -off. În acest caz, valva
controlează debitul de apă care intră cand este în una din cele doua stări: on sau off. Starea
acestuia este controlată prin intermediul unui timer care va declanșa în anumite perioade de timp
prestabilite. În restul timpului, robinetul va fi închis.
Figură 2.1 – Sistem de irigație în buclă deschisă

10
Acest tip de abordare se poate adapta în funcție de programul evotranspirației. Este
superior sistemului precedent, dar și în cazul acestui sistem, nu avem feedback. Temporizarea
este facută în avans, în funcție de necesitățile plantelor.
Al treilea mod de abordare este sistemul care conține și componen ta de feedback. Aceasta
este formată dintr -un senzor de umiditate a solului și un microcontroller. Senzorul va trimite
periodic date către microcontroller.
Microcontrollerul citește datele primite de la senzor, le compara -prin intermediul unui
comparator – și în momentul în care se trece de pragul de nivel, robinetul va fi fie deschis, fie
închis.

Figură 2.2 – Sistem de irigație cu buclă on -off
Tipul acesta de sistem are doua avantaje în urma folosi rii buclei de feedback și anume
faptul ca debitul de apă se bazează pe cererea sistemului, ceea ce reduce riscul de
supraalimentare, iar al doilea avantaj este faptul că nu este necesara supravegherea acestuia de
către un operator.
Un dezavantaj major est e ca vor crește costurile, dar și riscul de defectare. Este necesară
o investiție mare de timp în a testa stabilitatea sistemului pentru a evita situația în care apa să
poată curge fără întrerupere. [8]

11

Figură 2.3 – Sistem de irigație cu feedback (cu microcontroller)

Sisteme de reglare fuzzy

Sistemul de reglare fuzzy este o metodă aproximativă de raționament care ar putea fi
utilizată pentru a modela un comportament al procesului chiar și cu informații incomplete și
incerte. Acesta poate transforma soluția problemei în expresii ușor de înțeles, astfel încât să s e
utilizeze experiența umană în proiectarea modelului.
Cele mai frecvente metode utilizate sunt Mamdani și Sugeno. Se utilizează cel mai des
metoda Sugeno pentru ca are un caracter orientat spre optimizare, tehnici adaptive și analiza
matematică.[24]
Defu zzificarea se face utilizând media ponderată. Este dată de formula si poarta numele
de Metoda Sugeno :

(2.2) Metoda Sugeno
unde: w i – ieșirea fiecărei reguli, z i- greutatea asociată fiecare reguli, N – numărul de reguli,y1 –
defuzzificatorul.[24]

12

Figură 2.4 – Modelul Sugeno
Algoritmi de planificare ai irigației

Algoritmii necesari pentru implementarea a șapte tipuri de irigații au fost dezvoltați la
nivelul plantă, sol și irigație planificată în funcție de vreme, incluzând și feedback și strategii de
control preventiv.
Modurile de planificare ale irigației sunt:
a) un model de gestionare al apei din sol utilizând o ecuație ET (evotranspiratia) bazată excl usiv
pe temperatură (WB=water balance )
b) un model care folosește un senzor de tensiune sol -apa (SOIL)
c) o combinatie între algoritmii a si b ( WB și SOIL )
d) o metoda care folosește o sonda neutronică ca referinta (NP)
e) cantitatea semnalului de temperatură și metoda TTT (TTT= time-temperature threshold )
f) balanța semnalului de temperatură și metoda CWSID (crop water stress index with dynamic
threshold )
g) metoda CNTRL – practica conventionala de irigare [3]

13
2.3.1. Modelul SOIL

Este un algoritm de planificare al irigației ca re a fost dezvoltat pe baza valorilor
potențiale ale apei din sol, de la un senzor, și praguri de uscare (50% epuizate) și umede
(capacitatea câmpului) cu valori de prag între -80 și -30 kPa. Terenul se consideră a fi omogen.
De fiecare dată când se atinge valoarea de prag -fie uscat, fie umed – , un eveniment a fost
programat să pornească sau să oprească valva. Prin urmare, cantitatea de apă aplicată depinde de
momentul la care a fost atins pragul umed. [3]

Figură 2.5 – Algoritm irigare Soil -based (a) , Algoritm combinat (SL+WB) (b) [3]
2.3.2. Algoritm combinat: WB si SOIL

SL + WB (Soi and water based) combină un mecanism de compensare (feedback control)
bazat pe citirea datelor de la senzorul de sol și o estimare a necesarului de apă printr -o metodă de
echilibrare a apei(control anticipativ). SL + WB au folosit datele privind tensiunea apei din sol
pentru a corecta predicția modelului ET în ceea ce privește consumul de apă.
Un eveniment de irigar e a fost programat să oprească valva ori de câte ori a fost detectată
o tensiune a solului de -30 kPa (pragul umed). [3]

14
2.3.3. Metodă convențională de planificare a irigării(CNTRL)

Algoritmul CNTRL a fost conceput pentru a imita abordarea cultivatorilor de a folosi
calendarul (evenimente de irigare în anumite zile ale săptămânii) și condițiile meteorologice
(praguri de temperatură joasă și ridicată a aerului).
În algoritmul CNTRL, o rice temperatură a aerului aflata intre pragurile maxime (TMax)
și minime (Tmin) ar fi dus la aplicarea lui I b.
Dacă temperatura aerului a depășit pragul maxim (T Max = 32 ° C), cantitatea de apă de
irigație ar fi dublată (I = 2*Ib). Dacă temperatura aerul ui a fost sub pragul minim (T min = 21 ° C),
plantele ar primi jumătate din cantitatea obișnuită de apă (I = 0,5*Ib).
In Fig 2.6 avem schema de evoluție a algoritmului tradițional de planificare a irigării
(CNTRL). I este cantitatea de apă de irigare aplic ată, Ib este cantitatea de bază de apă care a fost
dublată sau înjumătățită în funcție de pragurile de temperatură a aerului minim (Tmin) și maxim
(TMax). [3]

Figură 2.6 – Schema de evoluție a algoritmului tradițional de planificare a irigării (CNTRL) [3]

3. Specificațiile arhitecturii de conducere propuse

3.1. Structura modelului – Hardware

Figură 3.1 – Schema bloc a sistemului de irigații

Din punct de vedere hardware, sistemul este format dintr -un circuit de comandă care pe
baza referinței ș i a informațiilor primite de la sistemul de măsură va trimite o comandă către
elementul de execuț ie(pom pa) și va alimenta cu ap ă solul până se atinge valoarea dorit ă
(setpoint %RH).
Circuitul de comand ă este format din c ontrolerul LIC care are ro lul de a controla debitul de
apă din rezervor . În momentul în care nivelul de apă din rezervor este sub limita admisă ,
control erul va bloca alimentarea cu apă și va bloca cele 2 pompe. Există ș i o a 3a pompă care va
porni și va „încarca” rezervorul până la o valoare în care elementul de execuție se poate activa ș i
poate continua procesul de irigare.
Elementul de execuț ie va cuprinde 2 pompe, dintre care una va avea rol redundant. S -a ales
aceasta variantă pentru a evita uzura echipamentelor. De-a lungul conductei de alimentare se vor
afla 5 valve:
– 1 valv ă de control care se va deschide în funcție de nivelul de apă din vas;
– 4 vane care vor fi dispuse pe coloana de alimentare cu ap ă a solului care vor fi putea fi
acționate doar din câ mp;

16
Sistemul de măsură cuprind e 12 senzori de umiditate dispuș i de-a lungul terenului ce urmează
sa fie irigat, 2 senzori de măsură re a vitezei vântului și 3 senzori de temperatură .

3.2. Structura modelului suport (Software)

Utilizarea eficentă a apei în agricultură , lipsa ac esteia sau risipa ei, reprezintă o problemă
majoră în ceea ce priveș te irigații le în agricultură . Seceta este unul din factorii majori de stre s(de
mediu) pentru creș terea culturilor.
Irigarea prin picur are este un sistem ce furnizează direct apa filtrată, îngrășământ sau alți
agenți chimici în sol, cu scurgere latenta și regulată prin trunchi sau ramuri . Este o tehnologie
importantă î n irigații și ideală pentru rezolvarea efectelor secetei. [5]
De-a lungul timpului, cea mai mare parte de control a acestui tip de irigare a fost realizată
de către un operator uman, fără cole ctare sau analiza datelor î n timp real, mi zandu -se pe o
picurare arbitrară . Prin generarea unor rapoarte, pe baza informațiilor primite de la sistem, se
putea realiza o eficientizare a consumu lui de ap ă. [8]
Implementarea unui sistem automat de irigații necesita urmatoarele:
– colectarea exact ă(cu acurate țe) a necesarului de apă pentru culturi
– tehnologie de remote control a sistemului
– controlul de la distanță a sistemului de irigații
Abordarea propusă poate fi descrisă ca un algoritm care se compune din patru sarcini,
cum este prezentat și în figura de mai jos.
Monitorizează simultan orice variație a parametrilor/factorilor cruciali și controlează
adaptiv sistemul de irigare în funcț ie de modificările acestora.
Algoritmul va consta în integrarea simultană a mai multor sarcini, fiecare din acestea
fiind executată, iar după ce sunt obținute o serie de rezultate, se va trece la urmatoarea etapă.
Acesta implică previziunea cererii neces arului de apă în funcție de condițiile meteorologice și
umiditatea solului. Lucrul acesta se datorează sistemului senzorial – prin intermediul senzorului
de umiditate. Algoritmul va planifica și intervalele de irigare și timpul de irigare pentru cultură.
De asemenea, acesta va alege și modul de realizare a irigării: fie prin picurare, fie prin
utilizarea aspersoarelor.

17

Figură 3.2 – Structura decizională a modelului suport

Algoritmul va oferi sistemului o c apacitate mai mare de a alege din dispozitivele de irigare
utilizate și caracteristicile echipamentului, cum ar fi: eficiența sistemului, raportul de evacuare al
duzelor, presiunea apei și viteza de precipitare, factori ce influențeaza mecanismul de gestio nare
al irigației. [8]
În cele din urmă, valva va avea o anumit ă poziție în funcție de programul de irigație și
timpul în care se efectuează irigația.
3.3. Algoritmul de cizional de conducere a s istemului de irigaț ii

În figura de mai jos avem descris un algoritm de integrare al unui proces de irigaț ie.
Acesta are următor ul principiu de funcț ionare:
Se ințializează sistemul, iar acesta va colecta de la sistemul senzorial date î n ceea ce
prive ște umiditatea solului, temperatura mediului și viteza vân tului.

18
Datele recepț ionate sunt analizate, iar pe baza acestora sistemul va acț iona asupra
sistemului de pompe , care va aloca eficient apa în locurile î n care este necesara irigarea, la
timpul potrivit.
Acest sistem po ate detecta, prin senzorul de umiditat e a solului, disponibilitatea și de a
acționa automat asupra condiț iilor logice predefinite. Acest sistem reduce posibilitatea de a
supra -alimenta solul cu apă , evitarea irigă rii la momente nep otrivite ale zilei, ceea ce va
îmbunătăți performanțele în ceea ce privește cultura, astfel asigurâ nd echilibru adecvat culturii si
solului de apa si nutrienti.
Mai mult decat atat, se previne ș i salinitatea ter enurilor agricole, care cauzează
degradarea terenurilor și o scadere a productivitații. Î n plus, a cest sistem ajuta la economisirea
timpu lui, eliminarea erorilor umane î n ajustarea ni velului de umididate disponibilă în sol ș i ajută
la maximizarea profitului.
Un subiect discutabil este cel în ceea ce privește cea mai bună perioadă î n care sistemul
trebuie sa irige. Taberele sunt imparțite, deoarece un grup sugerează că procesul ar trebui realizat
dimineața, î n timp ce grupul c elalalt pretinde ca irigarea pe timp ul noptii este cea mai eficientă.
Foarte puț ini producatori iau în considerare aceasta a do ua alternativă, datorită preocuparilor
legate de îmbolnavirea culturii. În orice caz, riscul de îmbolnavire nu este crescut dacă se
respectă un timp de irigare, iar pajistile nu sunt supra -irigate. [17]
Conform publicaț iei „Stuart et al .”(Stuart si colaboratorii), membrii au ajuns la concluzia
ca timpul de irigare are un efect semnificativ asupra cre șterii plantelor, temperatura și eficiența
utiliză rii apei.
Luând în considerare faptele de mai sus cu privire la timpul de irigare, este nec esară
operarea sistemului de irigații în timpul nopții pentru a reduce evotranspirația. [23]

19

Figură 3.3 – Arhitectura de conducere a sistemului de irigații suport [23]

20
3.4. Software și echipamente utilizate

Un sistem de control distribuit (Distributed Control System – DCS ) reprezint ă un sistem
de control al procesului în care controlerele nu sunt amplasate centralizat, ci sunt distribuite în
cadrul sistemului la fiecare subsistem component, care este contro lat de unul sau mai multe
controlere. Sistemul de controlere este conectat prin rețele de comunicație și monitorizare.
Din punct de vedere al priorit zării comenzilor din DCS, avem urmatoarea ordine :
a) acțiunile sistemului de protecție;
b) acțiunile operatorului;
c) acțiunile sistemului de comandă.

Sistemul DCS primește informații prin:
a) echipamente conectate direct (I/O conectate fizic);
b) comunicație Modbus;
c) comunicație Profibus. [22]

Figură 3.4 – DCS typical architecture

21

Controlerele receptionează informațiile de la dispozitivele din câmp și le procesează.
Interfața cu operatorul (HMI – Human Machine Interface) va asigura monitorizarea și comanda
procesului și suportul prin afișaje grafice. Acestea vor comunica eficient starea echipame ntului și
starea procesului.[25 ]
Realizarea aplicației se va realiza în ultima versiune a softului firmei Yokogawa, și
anume Centum VP 6. Acesta are rolul de a controla sistemul de control distribuit Yokogawa
(DCS -ul) și se afla printre primele programe software de acest gen din lume.
Pe langă partea de control continuu, acesta are rolul de monitoriza continuu toate
informațiile din instalație, și în caz că apar efecte perturbat oare care pot pune în pericol
instalația, acesta va avertiza operatorul, prin diferite alarme, pentru a putea interveni la timp
asupra procesului și a preveni avarierea instalației . De asemenea, toate datele sunt salvate și
stocate, astfel încât dacă ins talația ajunge să nu dea randamentul dorit, se va putea urmăr i
istoricul pentru a indentifica problem a și de a elimin a abaterea existentă în sistem.
Sistemul de configurare Centum trebuie sa fie format, în principal, din minim 2 staț ii:
FCS- Field Cont rol Station – și HIS – Human Interface Station.
HIS reprezint ă stația folosita pentru operare și monitorizarea funcț iilor din proces. Poate
fi folosit și î n testarea procesul ui, fara a fi nevoie de existenț a fizic ă a unui FCS. Cu prinde o
multitudine de modalităț i de urmarire a procesului automatizat prin: Grafice, Trend -uri,
Overview -uri, ferestre de tuning a parametrilor, etc.
FCS – Field Control Station – asigură controlul funcțiilor din proces. Informaț iile din
proces sunt plasate pe o magistrală de c omunicație pentru a putea fi afișată î n HIS. Poate
manipula peste 1700 semnale analogice ș i 4000 semnale dig itale. Protocoalele de comunicaț ie
compatibile cu FCS -ul sunt: Profibus -DP, Foundation Fieldbus, DeviceNet, Modbus -TCP,
HART I/O.
Centum VP este co mpus din următoarele tool -uri:
– System View – fereastr a principală, locul din care putem accesa celelalte utilitare
ale software -ului.
– Drawing Builder – în acest utilitar se va realiza partea logică a aplicației

22
– Graphic Builder – în acest utilit ar se realizează partea grafică a aplicației
(interfața HMI – Human Machine Interface)
– Utilitarul IOM – folosit pentru alocarea semnalelor (semnale fizice care sunt
alocate pe carduri sau semnalele care sunt pe comunicație (tip Profibus, Modbus, Modbus RTU))
Sistemul de control distribuit este proiectat astfel încât să asigure un control robust și
sigur. Din acest motiv, vor exista și echipamente care se vor declara în mod redundant.
3.4.1. System View

“System View” reprezintă punctul central al Centum VP. Acesta este calea de legatură cu
celelalte utilitare. De asemenea, în acest utilitar se setează datele proiectului (numele proiectului,
descrierea proiectului, declararea echipamentelor hardware ce vo r fi folosite, etc.)
În imaginea de mai jos se pot vedea componentele principale ale acestui utilitar .

Figură 3.5 – Interfaț a System View

Pentru a înțelege mai bine la ce este folosit System View -ul, în continuare sunt enunțate
funcțiile principale ale acestui utilitar:

23
– deschiderea celorlalte utilitare
– declararea echipamentelor hardware folosite
– crearea de proiecte noi și precizarea tututor proprietăților acestora
– descărcarea programul ui pe sistemul de control distribuit hardware
– specifică clar ti pul de eroare apărut î n caz ul erori lor în timpul descărcăr ii proiectului
– conține funcția de “căutare” daca se va dori să se vadă unde este folosit un anumit semnal
și în ce logică , dar de asemene a vor fi afișate , într-o fereastră nouă , toate locurile unde a
mai fost folosit semnalul respectiv. [25]
3.4.2. Utilitarul “Graphic Builder” pentru Interfața grafic ă

Acest utilitar poate fi accesat atât din “System View”, cât și separat. Este un utilitar foarte
complex, ce dă posibilitatea realiz ării de interfețe grafice potrivite pentru orice tip de proces
industrial.
Conține o librărie amplă de sim boluri și tipuri de echipamente, iar G raphic Builder -ul
pune la dispoziție o mulțime de opțiuni și de șabloane care ajută la realizarea interfeței grafice cu
utilizatorul. Toate echipamentele pot fi animate corespunzător și în funcție de cerințele clientului.
De asemenea , acest utilitar este în strânsă legătură cu u tilitarul “Draw ing Builder” în care
se realizează logi ca aplicației, astfel toate echipamentele apărute în ferestrele realizate în
utilitarul grafic vor fi animate în timp real în funcție de starea echipamentelor din câmp.
În figura 3.6 se poate vedea interfața utilita rului grafic și cateva din elementele principale
ale acestuia.

24

Figură 3.6 – Interfața Graphic Builder

3.4.3. Modulul achizitie de date – “IOM (Input Output Module)”

În cadrul acestui utilitar se decl ară toate cardurile pe care vor fi mapate semnalele
proiectului, tipul lor și ordinea în care sunt așezate fizic în câmp.
Putem avea mai multe tipuri de carduri si anume:
– Carduri digitale intrare/ieșire
– Carduri analogice intrare/ieșire
– Carduri Profibus
– Carduri Mod bus TCP/IP
– Carduri Modbus RTU
După ce au fost declarate toate cardurile, pe fiecare card în parte se mapează semnalele ce
sunt legate în câmp la cardul respectiv. În timpul mapării, se ține cont pe ce canal este mapat
fiecare semnal și ce pro prietăți are semnalul respectiv .

25
Prin maparea semnalelor, se specifică eticheta acestuia (cu ajutorul căreia acesta este
apelat în tot proiectul), descrierea semnalului și proprietățile acestuia.

Figură 3.7 – Interfața IOM builder

În figura 3.7 se pot observa cardurile adăugate și modul în care se face maparea
semnalelor pe acestea.
3.4.4. Protocoale de c omunicati e
 Arhitectura Profibus
Arhitectura Profibus este folosită pentru că asigură o viteză mare în transmisia datelor.
Acest tip de comunicație, fiind optimizat pentru a transmite date într -un mod foarte rapid, a fost
conceput special pentru a stabili comunicația între un automat prog ramabil și un echipament
distribuit de tip intrări/ieșiri, ce este amplasat în câmp.
La cel mai jos nivel, Profibus profită de designul superior al topoligiei OSI pe care o
folosește.
Rețelele Profibus folosesc trei din cele șapte niveluri ale arhitectu rii OSI.
Acestea sunt:
– Nivelul aplicație (la acest nivel se manipulează diferitele tipuri de mesaje existente)

26
– Nivelul legătură de date (aici se realizează conexiunea de tip master -slave)
– Nivelul fizic (descrie modul prin care se realizează conexiune a între automate și echipamentele
din câmp. [28]

 Comunicatia Modbus
Protocolu l Modbus defineș te un protocol de mesagerie la nivel de aplicaț ie – situat la
nivelul 7 a l modelului OSI – care furnizează comunicații „client -server” î ntre echipamente
conectat e la diferite magistrale sau reț ele.
Este un protocol „master -slave” în care doar un singur „mas ter” este conectat la
magistrală , iar unul sau mai multe noduri „slave” (max im 247) sunt conectate la aceeași
magistrală . Comunicația Modbus este î ntotd eauna inițiată de ma ster, nodurile slave
netransmițând date fără ca să primească cerere de la master. De asemenea, nodurile slave nu pot
comunica î ntre ele.
Master -ul poate tr imite request -uri către nodurile slave, î n 2 metode:
Figură 3.8 – Arhitectura Profibus

27
– Unicast – master -ul se adreseaza unui slave . În acest mod, Modbus -ul poate sa tranzacț ioneze 2
mesaje: cererea de la master ș i dupa ce primește și procesează cererea, slave -ul va returna un
raspuns ma ster-ului.
Fiecar e slave trebuie sa aibe o adresă unică (de la 1 la 247) pentru a putea fi accesat independent
de pe celelalte noduri.
– Broadcast – master -ul poate trimite cereri către toate nodurile slave. [27]

Figură 3.9 – Modbus TCP [26]

28
4. Implementarea sistemului de conducere pentru irigații

4.1. Cerințele și restricțiile sistemului propus

Aplica ția presupune crearea unui sistem de iriga ții care s ă alimenteze cu apă un teren la
diferite intervale de timp prestabilite . Pentru acest lucru, trebuie să avem în vedere diferite
restricții pentru o eficiență mai mare în ceea ce privește acoperirea întregii suprafeț e fără a
supra -alimenta terenul.
Astfel se impun urmatoarele restricț ii:
– Pentru a evita di n punct de vedere meteorologic evotranspira ția, se va alege ca irigarea să
se faca pe parcursul nop ții, datorită temperaturii mai scazute; acest lucru se va realiza cu
ajutorul unui timer car e la anumite perioade va declanș a pompa care va alimenta solul cu
apa necesară irigării.[2][3]

– Algoritmul presupune ca irigarea s ă se desfaș oare la diferite intervale, în funcț ie de
umidita tea solului. Astfel, pompa va funcț iona în urmatoarele regimuri:
1. când la nivelul solului umidita tea este mai mica 1 0%, adica RH<10%
2. câ nd la nivelul solului umiditatea 25%, RH≤25%
3. câ nd la nivelul solului umiditatea 50%, RH≤50%
4. câ nd la nivelul solului umiditatea 80%, RH≤80%
În momentul î n care RH va ajunge la o valoare mai mare d e 80%, pomp ele se vor opri.
Când va atinge aceasta valoare, vana instalată dupa rezervorul de apă se va închide .
– Când rezervorul de ap ă va atinge valoarea de 20%, se va î nchide van a, iar pompele vor fi
blocate până cand rezervorul se va alimenta și nivelul va depaș i valoarea de 50%.

– Pompa 1 este pompa principală , pompa 2 avand rol redundant; de asemenea nu pot
funcț iona concomitent cele 2 pompe.

– Cand nivelul apei din rezervor este mai mic de o anumita valoare stabilit ă controlerului
de nivel, cele 2 pompe se vor bl oca, iar pompa instalat ă înaintea rezervorului de apă va
porni aducand nivelul din rezervor la o anumita valoare la car e cele 2 pompe pot fi
activate ș i pot iriga terenul.

29
4.2. Sistemul de conducere propus

Am ales un sistem de 2 pompe care sunt utilizate pentru irigare și au rolul de a menține
umidit atea solului la un nivel admisibil – asigura rea necesar ului de apa.
Pentru acest sistem de pompe, se va realiza o alegere între modurile de funcționare,
manual sau automat, trecerea de la un mod la altul realizandu -se prin activarea unui switch
pentru fiecare pompa în parte.
Structural, în logica din Centum se va introduce un mecanism care nu permite
funcționarea simultana a pompelor în regimuri diferite de funcționare. Se gasesc contacte
auxiliare protecțiilor care sa împiedice eventuala funcționare simultană, precum și contacte care
să semnalizeze modul automat sau modul manual.
În scopul asigurării eficienței energetice a sistemului de irigare( consum redus de energie),
cele 2 motoare sunt pornit e pe rând de către un contact starter. Acesta are conectat la intrare un
intrerupător automat pentru protecție la suprasarcină, respectiv protecție termică. De asemenea,
motoarele sunt conectate la cate un întrerupător pentru protecție. Aceste echipamente au
contactele auxiliare conectate la niște „lămpi” pentru a semnala eventualele defecte apărute pe
parcursul funcționării.
În funcție de logica de comandă, se vor activa alternativ motoarele (pompele – PMP1,
PMP2) . Fiecare motor este conectat la cate un s oft starter, iar în funcție de necesitate, se va
conecta pe rând fiecare motor.
Pe fiecare din cele 4 linii, care duc către teren, vor fi montate 4 vane care pot fi acționate
manual din camp, iar la nivelul plantelor, sprinkle care vor fi distribuite de -a lungul liniei care
alimenteaza cu apă plantaț ia.
Modul de func ționare a l sistemului de conducere pentru irigații propus este următor ul:
1. Se inițializeaz ă sistemul;
2. Sistemul de măsură va verifica umiditatea la nivelul solului;
3. Se determin ă umiditatea relativa și î n func ție de val oarea acesteia , va porni pompa 1 până când
RH va ajunge la o valoare mai mare de 80%; daca pe linia de alimentare una din vana
corespunzatoare liniei este închisă , atunci acea linie nu va putea fi alimentată ;
4. După ce se ajunge la RH dorit sau dacă nivelul din rezervor este mai mic de 10%, controler ul
de nivel va bloca cele două pompe, iar pompa instalată î naintea aces tuia, va avea rolul de a porni
și alimenta rezervorul până la nivelul de apă permis.

30
Daca irigarea nu este realizată complet, d atorită nivelului de apă, când se va ajunge la un
prag în care irigarea poate fi făcută , se vor debloc a pompele, pompa de alimentare ră mânând în
continuare pornită până se atinge nivelul maxim admis î n rezervor.
5. Fiin d un sistem redundant, daca pompa 1 s e va defecta în timpul funcționării, pompa 2 va
porni continuâ nd ciclul de irigare.
Reprezentarea schematică se regăseste în figura 4.1.

Figură 4.1 – Arhitectura de con ducere a sistemului de irigații propus

31

4.3. Implementarea sistemului de conducere pe DCS

Pentru implementarea a plicației „Sistem de control pentru irigații ” s-au realizat
următoarele: interfața grafică cu operatorul, logica (secvențele ce vor controla echipamentele),
configurarea software a fiecărui echipament în parte, alarmele – ce au rol în avertizarea
operatorilor în cazul în care apare un defect – și maparea tuturor semnalelor.

4.3.1. Comunica ția sistemului

Primul pas în realizarea sistemului, este reprezentat de crearea unui proiect în CentumVP
și de definirea comunicației sistemului. Avem de ales între diferite tipuri de protocoale de
comunicație: Profibus, Modbus, Modbus RTU(Remote Terminal Unit), etc. Deoarece este cel
mai folosit în industrie, cel mai ușor de manipulat și poate realiza comunicarea între mai multe
echipamente la aceeasi rețea, s -a folosit protocolul Modbus.
În Fig. 4. 2 este reprezentat modul în care semnalele sunt împarțite , și anume semnale
analogice – intrari și ieșiri (ex: %%SM0001) și semnale digitale(%WB004101 – 1US0001).
Un exemplu de alocare se poate observa in tabelul de mai jos.
Semnale
digitale %WB004101 –
41- poziția de la care am î nceput sa definim semnalele digitale
01- bitul pe care acesta este alocat.

Semnale
analogice %%SM0001

Pentru a ușura lucrul la aplicație și pentru a face totul cât mai intuitiv, toate
echipamentele și semnalele au etichete sugestive, din care sa reiasa tipul lor și zona din instalație
in care acestea se găsesc.
În acest document, sunt prezente toate semnalele echipamente lor și fiecare semnal
prezintă următoarele elemente:
– Eticheta sa fie cat mai sugestivă
– Zona în care acesta se găsește si echipamentul ce cuprinde acel semnalul
– Tipul ( putem avea diferite forme ale semnalelor: pot fi DI/DO/AI/AO sau SDI/SDO/SAI/SAO
in cazul semnalel or aflate pe serial )

32
– Descrierea semnalului
– Scala acestuia (pentru semnalele analogice)
– Alocarea acestuia pe carduri sau pe comunicație
– Alarmele semnalului respectiv, dacă este necesar
Pentru a exemplifica mai bine caracteristicile descrise precedent, în continuare se găsesc
semnalele principalelor echipamente din sistem.
Pentru cele 3 pompe avem urmatoarele semnale:
– Semnale de feedback: 1YSH 0001 , 1YSH 0002, 1YSH 0003
– Semnale de comandă: 1RSH 0001, 1RSH 0002, 1RSH 0003
– Semnale de prezență alimentare: 1U S000 1, 1US 0002, 1US 0003
– Semnale de control local/la distanță: 1HS 0001, 1HS 0002, 1HS000 3
În cazul vanelor, au fost folosite doar semnale ce indică poziț ia. Acestea sunt:
1ZSL 0001, 1ZSL0 002, 1ZSL0003,1ZSL0004 (indică poziția de “î napoi”) și 1ZSH 0001,
1ZSH 0002, 1ZSH0003, 1ZSH0004 (indică poziția de “î nainte”).
Baza de date a sistemului este descr isă în Anexa 3.
Putem observa că pentru toate echipamentele, s-a folosit aceeaș i regulă de formare a
etichetelor semnalelor . Acest lucru s-a realizat pentru a confer i robustețe sistemului și o
înțelegere mai ușoară.
În plus, acest lucru facilitează munca operatorilor care pot reține cu ușurință etichete le
echipamentelor și semnalelor și în caz de defect să poată acționa cat mai rapid în zona în care a
apărut acesta.
Există trei niveluri de alarme: alarme de nivel înalt, alarme de nivel mediu și a larme de
nivel scăzut. Fiecare instrument furnizează un set de alarme în funcție de rolul îndeplinit de
acesta. Starea acestor alarme este afișată pe faceplate și în fereastra de alarme. Principalele stări
ale alarmelor sunt următoarele:
a) NR – Normal;
b) OOP – Output open alarm;
c) IOP – Input open alarm;

33
d) HH, LL – Input High -High/ Low -Low alarm;
e) HI, LO – Input High/Low alarm;
f) PERR – Undefined answer -back alarm;
g) ANS – Answer -back error alarm;
h) TRP – Trip alarm;
i) CNF – Connection failure;
j) ALM – Fault.

Figură 4.2 – Definirea alarmelor

34

Figură 4.3 – Comunicatia sistemului

35
4.3.2. Interfața HMI (Interfața om -mașină )

În acest utilitar s -au realizat ferestrele pentru instalația propriu -zisă. Acest utilitar
cuprinde librării ample care conțin diferite șabloane și tipuri de echipamente disponibile pentru
orice tip de industrie. În cazul în ca re se dorește ceva personalizat, se pot crea foarte ușor
elemente noi , cu proprietă ți speciale.
Nefiind un proces amplu, pentru instalația descrisă în această lucrare , s-a realizat o
singură interfață grafică.
Interfața grafică realizată este foarte intuitivă și permite utilizatorului să navigheze ușor
între ferestrele create și să înțeleagă cât mai repede procesul. Aici trebuie să fie afișate într -un
mod clar alarmele ce pot apărea și starea c urentă a echipame ntelor.
Pentru fiecare echipament reprezentat în interfața grafică se poate chema un submeniu
specific acestuia, denumit faceplate. De aici se pot seta și schimba parametrii echipamentului
respectiv – folosind funcția tuning -, inclusiv modul de funcțio nare al acestuia (automat/manual).
[22]
O comandă poate fi acceptată sau refuzată în funcție de numele utilizatorului care este
logat la stația respectivă și de nivelul de securitate al instrumentului. În cazul refuzului va fi
afișat un mesaj. Toate componentele unui faceplate sunt prezentate în imaginea urmatoare :

Figură 4.4 – Funcțiile Faceplate -ului

36

Figură 4.5 – Diagrama procesului

37

Figură 4.6 – Elementele sistemului
Dupa ce s -a realizat comunicația sistemului, se trece la pasul următor – definirea
linkedpart -urilor.
Linkedpart -urile reprezintă șabloane care ajută la realizarea interfeței grafice cu
utilizatorul .
Graphic Builder -ul conține o librărie amplă de sim boluri și tipuri de echipamente ce pot fi
utilizate, dar și o multime opțiuni și de șabloane care pot fi create pentru a facilita munca
programatorului.
In figura 4. 6 sunt reprezentate o serie de linkedparts utilizate în crearea interfeței cu
utilizatorul(HMI).

4.3.3. Implementarea sistemului de conducere

Configurarea echipamentelor se face în același utilitar în care se realizează și secvențele
de conducere și anume în “Drawing Builder”.

În acest utilitar se definește fiecare echipament în parte și se configurează conform
specificațiilor sistemului. Pentru fiecare echipament în parte, se utilizează blocuri din librăria
softului.

38
De aceste blocuri se leagă semnalele echipamentului respectiv. De exemplu, pentru o
valvă avem semnalele de comandă de închidere sau deschidere a valvei, semnalele de fe edback –
cu ajutorul cărora știm starea valvei, semnalele de alarmă, de tensiune, de interlock, etc.

Pentru fiecare echipament se utilizează blocuri de tip ST (Sequence Table), în care se va
realiza atât logica alarmelor echipamentelor cât și controlu l echipamentelor.

Legătura între semnalele de comandă și switch -urile de simulare este realizată în blocuri
logice de tip LC64, logic a scrisă în aceste blocuri fiind realizată cu porți logice.

Un bloc funcțional constă in:
a) Terminale de intrare și de ieșire care realizează schimbul de date cu dispozitive din afara
blocului;
b) Patru funcții de prelucrare a datelor de intrare, a calculelor, a ieșirilor, precum și de
prelucrare a alarmelor;
c) Constante și variabile utilizate pentru funcțiile de pr elucrare. În mod special, datelor le
este atribuit un nume abreviat denumit „data item” care este referit sau setat în timpul operațiunii.

Blocul îndeplinește funcția de prelucrare a datelor de intrare, de prelucrare a calculelor,
precum și de prelucrare a datelor de ieșire, în mod succesiv, pentru un semnal de intrare citit de
la terminalul de intrare și scrie un semnal de ieșire de la terminalul de ieșire.
Centum contine o serie de librarii. În mediul de programare Yokogawa , libră riile poart ă
numele de „typical ” . Acesta este un șablon , folosit munca atât în proiectare, cât și în programare ,
fiind utilizat fiincă ușurează foarte mult munca programatorului.
Sunt folosite pentru configurarea echipamentelor și fac munca mult mai standardizată și
modulară . De asemenea, sunt foarte folositoare în cazul în care avem echipamente de același tip,
deoarece este de ajuns să se realizeze configurarea unuia, iar pentru celelalte schimbându -se doar
eticheta corespunzătoare lor, astfel funcțiile create pentru o anumi tă parte a sistemului putând fi
refolosi te cu ușurință.
Probabil cel mai important avantaj al folosirii acestor șabloane, este faptul că ușurează
munca și o fac mai rapidă, scăzând astfel timpul de implementare al proiectului.
Typical -uri care au folosit e la implementarea aplicației sunt: PVI -uri, MC -2, SI -2, ST -16,
LC-64, RL, TM, etc.

39
Toate echipamentele din cadrul sistemului pot fi opera atat în modul automat , cat si în cel
manual.
Se poate selecta modul de operare utilizând interfața grafică a DCS -ului. Fiecare echipament
detine un subm eniu din care se poate selecta modul de funcționare dorit.
În modul manual, se ofera libertate operatorului ca echipamentele sa poata fi pornite și
oprite. Este folosit doar în momentul în care se deschide pentru prima dată o instalație. M odul
manual mai este folosit atunci când se realizează mentenanța echipamentelor.

Figură 4.7 – Starea de Interblocat/Trip a unei pompe
În modul automat, echipamentele sunt controlate direct de către secvențele de conducere
ale instalației. Înainte de a porni aceste secvențe, toate echipamentele ce vor fi controlate în
cadrul ei, trebuie să fie setate în modul automat fie de către operator, fie printr -un bloc de
comanda special configurat sa le seteze in auto.
De asemenea, dacă un e chipament este în modul automat și va intra intr-o stare de
funcționare greșită, acesta se va interbloca si nu va porni automat decat după remedier ea
probleme sau daca operatorul va apăsa butonul de “Reset” al echipamentelor ce se află în HMI –
ului.
Acest tip de instalație , ce funcționează în parametrii normali, este lăsată să funcționeze tot
timpul în modul automat, fără să necesite intervenții din partea operatorilor. Aceștia de obicei au
rolul de a monitoriza funcționarea instalației. In cazul în care apare vre un evenime nt nedorit ,
se pot trece anumite echipamente în modul manual de către operatori pentru a remedia problema
aparuta.
Principalul mijloc de sigurantă în cadrul unui sistem DCS, atât pentru echipamente cât și
pentru operatori, este interlock -ul sau interbloc area echipamentelor.

40
Interlock -ul se definește ca un mijloc ce are rolul de a preveni apariția unor
evenimente și stări nedorite ale unui echipament anume, pentru a evita ca un echipament din
instalație să aducă pagube atât materiale, cât și omenești . Presupune ca să intervină automat și să
realizeze oprirea echipamentului respectiv în momentul când acesta își schimbă starea în
interblocat sau mai bine zis, în LOCKED sau TRIP – “tripat”.
Blocurile de tip MC -2 pot procesa semnalele de intrare , de coma ndă și de alarmă a unui
echipament. I se pot lega , în funcție de caz, semnalele de control local/ remote , semnalele de
interblocare, de “trip”, etc.

Figură 4.8 – Configurare pompa de alimentare

Modurile de funcționare ale echipamentelor din acest sistem pot fi automat/manual . Sunt
moduri interne blocului MC -2 și când setăm pe un mod anume, se setează efectiv blocul MC -2
care la rândul său va comanda echipamentul.
În Fig. 4.8 este reprezentat modul de configurare al unei pompe. Ce le 3 pompe au fost
configurate î n acea și fel și conțin aceleaș i tipuri de semnale.
Avem ca intră ri 2 switch -uri: un switch de trip – 1SWPMP3TP – și switch de in terlock –
1SWPMP3IL – care vor acț iona asupra pompei atunci cand aceasta intra într -un mod de
funcț ionare necorespunzator, semnal de feedback: 1YSH 0003 și semnal de comandă: 1RSH 0003 .
S-a utilizat un bloc de tip MC -2. Secvenț a de pornire a fost realizata în bloc ST 16- fig4.9 ,
iar logica a fost realizata î n bloc de ti p LC64. Funcț ionarea acest or tipuri de blocuri este
explicat ă în Anexa 1.

41
Pompa are următor ul prinicip iu de funcț ionare(fig. 5.2; fig5.3):
– acționăm switch -ul de comand ă – 1SWPMP3CD – care va deschide pompa. Este foarte
important ca pompa sa fie trecut ă pe modul AUTO pentru ca secven ța de start sa se poat ă realiza.
– pompa va funcț iona normal c ât timp asupra ei nu va interveni vreun evenime nt. Dac ă din
motive tehnice pompa nu va mai putea lucra, sistemul va semnaliza acest lucru cu o alarm ă,
lucru ce po ate fi vazut și pe grafic – alarma cu tagul 1U A0003.
Din cauza faptului că nu avem acces la feedback -ul din ca mp, vom lega semnalul
1YSH0003 î n blocul ST16 pentru a putea face accesibila simularea.
Daca nu avem feedback din camp sau avem alarma activa, pompa va ramane interblocata
până cand operatorul va accesa graficul ș i va da acknowledge , apoi activ ând switch -ul de reset
prezent pe grafic.

Figură 4.9 – Secventa de start pompa 3
În figura de mai sus avem restricțiile dupa care pompa de alimentare se ghideaza. Astfel,
daca nivelul din rezervor se afla sub limita dorita, se va trimite un „puls” care va activa switch -ul
1SWPM P3CD, care este switch -ul de comand ă al pompei, activâ nd-o. Aceasta r ămâne deschisă
până cand s e va ajunge la nivelul dorit, câ nd se va trimite un puls de la controler către același
switch care va î nchide pompa până cand va mai fi nevoie de o noua alimenta re a vasului.
Condiț ia de start este rep rezentată î n figura de mai jos. Pompa va po rni cand RH
(umiditatea relativă) este de 10% și se va opri cand se va depaș i valoarea de 80%.

42

Figură 4.10 – Limite umidit ate relativa – limite si restrictii pompa 3

Pentru celelalte dou ă pompe s -a folosit același tip de configurare ca î n cazul pompei de
alimentare, diferența constând în logica de funcționare. Astfel, în cazul celor două pompe, se va
utiliza o logică de tip duty -standby datorită faptului că sistemul cuprinde două pompe redund ante.
Logica duty -standby oferă operatorului p osibilitatea de a alege ce pompă să folosească chiar
daca ambele pompe funcționeaza î n parametrii normali.[29]
Avantajele p rincipale ale acestui tip de implementa re sunt reprezentate de o întreținere
ușoară a sistemului, redundanț a, se pot diagnostica foarte repede erorile și reduce și chiar poate
elimina că derile de tensiune. [29]

43

Figură 4.11 – Secvența pompa 3

44

Figură 4.12 – Logica Duty -standby pe cele doua pompe

Figură 4.13 – Logica de interlock a celor 2 pompe
În figura 4 .12 este prezentata logica de duty -standby a sistemului de conducere pentru
irigații propus.
Dupa ce pompele au fost puse î n auto, se p oate activa switch -ul de comandă
(1SW 39540DUTY), iar aceasta va funcționa cât timp condiția ca RH să fie mai mare de 80% nu
este indeplinit ă.

45
În ceea ce prive ște logica de interlock din figura 4.13 pompele se vor interbloca câ nd
restricțiile , descrise în 4.1, se vor îndeplini.
De exemplu, dac ă nivelul din vas este mai mic de 10%, pompele se vor bloca, iar po mpa
de alimentare va porni. Dacă totuș i aceast ă condiție nu este validă, dar condiț iile atm osferice nu
sunt prielnice irigării, atunci pompele vor rămâ ne, de ase menea, blocate.

Figură 4.14 – Condiț iile de interlock pentru pompe în RL

4.3.4. Configurarea subsistemelor componente

Controlerul de nivel are cel mai mare impact asupra sistemului de conducere pentru
irigații propus. Urmărește î ndeaproape restricțiile sistemului și va comanda, în funcț ie de
necesitate, cât este nevoie ca solul sa fie irigat.
Din punct de vedere al configuraț iei, s-a folosit un PID, iar pentru logica de funcț ionare
s-a folosit un bloc de tip LC(Logic chart) î mpreuna cu 2 blocuri RL(Relational Expression Block)
care au ro lul de comparator – în figura 4.17 sunt prezentate con dițiile î n care controlerul de nivel
va activa pompa de alimentare.

46

Figură 4.15 – Configurare control nivel din rezervor

Figură 4.16 – Logica de funcț ionare a controlerului de nivel

47

Figură 4.17 – Condiț ii pentru declanș area pompei de alimentare
Ultima parte este reprezentat ă de configurarea indicatoarelor. S-au folosit blo curi de tip
PVI care au ca intră ri, semnale analogice. Struct ura blocurilor PVI este descrisă î n Anexa 1.
S-a setat scala la care acestea funcționeaza. Indicaț ia este preluata de un bloc de calcul
care va determina valoarea medie care va fi ultilizata in restricțiile generale ale sistemului.

Figură 4.18 – Configurar e indicatoare de te mperatură

Figură 4.19 – Configur are indicatoare pentru viteza vâ ntului

48

Figură 4.20 – Configurare indicatoare pentru umiditate sol

49
4.4. Testarea sistemului de conducere pentru irigații

În partea de testare:
 S-au setat parametrii de tuning și s-a urmărit evoluția î n timp a echipamentelor (Anexa 2)
 Echipamentele și secvențele au fost setate î n modul auto
 S-au testat secvenț ele pentru a vedea comportamentul sistemului la diferite alarme și
evenimente ce pot apărea pe timpul funcționă rii acestora .

Fig.4.21. Condiție pornire pompa de alimentare

Dupa ce s-au setat parametrii î n tuning, s -au verificat pas cu pas secvențele pentru a observa dacă
se respectă condițiile de funcț ionare. În cazul de mai s us, pompa 3 nu poate fi activată câ t timp nivelul din
vas nu este mai mare de 10%. De reținut este faptul că pompa trebuie setata î n auto pentru a putea fi
activată .

Fig.4.21. Conditia de interblocare

Figura 4. 21 conține condiția de interblocare . Aceas ta presupune ca pe baza informațiilor
primite de la sistemul de măsură (RH) , se va verifica dacă umiditatea se află în parametrii doriț i,
nivelul din vas este la un nivel admisibil și nu în ultimul râ nd dacă pompele sunt oprite, atunci
contr olerul va opri furnizarea de apă către procesul nostru.

50

Fig.4.22. Diagrama procesului
În cadrul acestei figuri se poate observa comportmanentul în condiții norma le de funcționare ale sistemului de conducere
pentru irigații.

51

Fig.4.23. Logica duty -standby

52
În figura 4.4 se poate observa modul în care cele 2 pompe rulează. Dacă nivelul din
vas permite irigarea, pompa va porni. În cazul a, s -a produs o cadere de tensiune, ceea ce a
determinat ca pompa 1 să își inceteze funcționarea. Aceasta a fost trecută în manual și pentru a -și
relua activitatea, trebuie ca evenimentul ce a produs încetarea funcționării pompei, să fie eliminat.
Astfel, pompa 2 a devenit pompa principala, având rolul de a iriga în continuare până se ajunge
la valoarea dorită. Daca și cea de -a doua pompă va cadea, atunci se va înceta irigarea până se va
putea relua secvența de start. Acest lucru este vizbil în figura b.
Fig.4.24. a) Cădere de tensiune
pe pompa 1

Fig.4.24. b) Cădere de tensiune
pe ambele pompe

53

Fig.4.25. Interblocarea pompelor 1 si 2
În aceasta figură se observă restricț iile în care cele 2 pompe ar trebui să funcț ioneze. Dacă
cerințele nu sunt î ndeplinite, cele 2 pompe se vor interbloca.

54

Concluzii

În această lucrare s -a căutat o soluț ie pentru a eficientiza procesul de irigaț ie și a reduce
intervenția umana, dar ș i crearea unui sistem automat de irigații accesibil și ușor de î nteles.
Primul capitol a cuprins o parte de noțiuni generale folosite pentru a ne familiariza cu
metodele de irigații existente și prezentarea avantajelor și dezavantajelor utiliză rii acestora.
Al doilea capitol este compus dintr -o serie de algoritmi deja implementați, aceș tia fiind
baza pentru algoritmul de implementare propus pentru aceast ă lucrare.
Capitolul III, presupune prezentarea succintă a unor s isteme clasice, accesibile orică rui tip
de utilizator. Sistemele au rolu l de a minimiza efortul de muncă, dar în același timp să aibe un
randament bun în ceea ce priveș te utilizarea apei.
A fost prezentat un sistem în buclă deschisă – este neoptimizat, nu avem feedback și
necesită supravegherea continuă a acestuia de către un operator -, un sistem în buclă on/off –
controlat de către o vană care va declanș a la diferite perioade de timp prestabi lite, este adaptabil,
dar nici î n aces t caz nu dispunem de feedback – și un sis tem cu microcontro ller – debitul de apă se
bazează pe cererea sistemului, nu este necesară supravegherea acestuia de către un operator, dar
cresc costurile ș i riscul de defectare al acestuia.
Tot î n acest capitol a fost prezentată ș i structura modelul ui software, algoritmul de
funcționare, dar și o scurtă prezentare a programului î n care acesta va fi implementat.
Capitolul IV reprezintă implementarea sistemului de irigații . Au fost prezentate cerințele
și restricțiile impuse sistemului, principiul de funcț ionare . S-a realizat interfața „om-mașina”,
logica fu ncționarii acesteia, precum și algoritmul de conducere automată a sistemului de pompe
de irigare. S -au verificat și testat condițiile normale de funcționare, dar și situatiile de avarie ale
acestuia – interblocări, lipsa alimentării cu energie ele ctrică, etc.
S-a realizat un sistem DCS care sa -i confere utilizatorul ui o viziune concretă asupra
procesului ,inferfața fiind ușor de înțeles și care sa poată fi folosit la o scara cat mai largă .

55
Bibliografie

[1] H. Navarro -Hellín, J. Martínez -del-Rincon, R. Domingo -Miguel, F. Soto -Valles, R. T orres-
Sánchez – “A decision support system for managing irrigation in agriculture”, 2016

[2] Farid Touati, Mohammed Al -Hitmi, Kamel Benhmed, Rohan Tabish – “A fuzzy logic based
irrigation system enhanced with wireless data logging applied to the state of Qatar”, 2013

[3] Yasin Osroosh, Robert Troy Peters, Colin S. Campbell, Qin Zhang, ”Comparison of irrigation
automation algorithms for drip -irrigated apple trees” , 2016

[4] Tupe Alok, R. Gaikwad Apurva, Kamble Sonali U -“Intelligent Drip Irrigation System”,2015

[5] International Irrigation Management Institute, Mandala Development Corporation, National
Irrigation Administration, United States Agency for International Development – “Manual for the
irriga tion system management training of irrigatiors associations”, 1989

[6] Tarun Agarwal – “3 Ways to Automatic Plan Irrigation System using Microcontroller”
Sursa: https://www.elprocus.com/microcontroller -based -automatic -irrigation -system/

[7] Disha Modi – „Automatic Intelligent Plant Irrigation System using Arduino and GSM board",
2015
Sursa:http://www.slideshare.net/DishaModi1/automatic -intelligent -plant -irrigati on-system -using –
arduino -and-gsm-board

[8] Marie France Leroux – “ Design of Automatic irrigation system”, 2015

[9] Sirisha Adamala, Krishna Reddy – “Development of Smart Automated Irrigation System” –
2017
Sursa:http://www.slideshare.net/IJEAB/development -of-smart -automated -irrigation -system/

[10] Gaurav. H .Tandon – “Irrigation Engineering”, 2015
Sursa: http://www.slid eshare.net/gauravhtandon1/irrigation -engineering -46360676

[11] Amthal K. Mousa, Muayad S. Croock, Mohammed N. Abdullah – „Fuzzy based Decision
Support Model for Irrigation System Management”, International Journal of Computer
Applications,Volume 104 – No.9 , October 2014

56

[12] Mehamed Ahmed Abdurrahman, Gebremedhn Mehari Gebru, Tsigabu Teame Bezabih –
„Sensor Based Automatic Irrigation Management System”, International Journal of Computer
and Information Technology, Volume 04 – Issue 03, May 2015

[13] Martha Rocio Ceballos, Juan Luis Gorricho, Oscar Palma Gamboa, Mónica Karel Huerta,
David Rivas, and Mayra Erazo Rodas – „Fuzzy System of Irrigation Applied to the Growth of
Habanero Pepper (Capsicum chinense Jacq.) under Protected Conditions in Yucatan, Mexico” ,
Hindawi Publishing Corporation

[14] S. Tayyaba, H. Rasheed, M. W. Ashraf – „Simulation and Analysis of Irrigation Controller
based on Fuzzy Logic”, Bahria University Journal of Information & Communication
Technologies Vol. 8, Issue 2, December 2015

[15] AGBETUYI Ayoade Felix, OROVWODE Hope. E – „Design and implementation of an
automatic irrigation system based on monitoring soil moisture”, Journal of Electrical Engineering.

[16] H. Navarro -Hellín, J. Martínez -del-Rincon, R. Domingo -Miguel, F. Soto -Valles,
R. Torres -Sánchez – „A decision support system for managing irrigation in agriculture”,
Computers and Electronics in Agriculture.

[17] Farid Touati, Mohammed Al -Hitmi, Kamel Benhmed, Rohan Tabish – „A fuzzy logic based
irrigation system enhanced with wireless data logging applied to the state of Qatar”, Computers
and Electronics in Agriculture.

[18] Yasin Osroosh, Robert Troy Peters, Colin S. Campbell, Qin Zhang – „Comparison of
irrigation automation algorithms for drip -irrigated apple trees”, Compute rs and Electronics in
Agriculture.

[19] G.Oltean – „Tehnici de inteligență computațională în electronică”
sursa: http://www.bel.utcluj.ro/rom/dce/goltean/tice/05_SistemeFuzz y.pdf

[20] „The Basic Parts of a Drip System”
Sursa : https://www.irrigationtutorials.com/drip -system -basic -parts -valves -backflow -preventers –
filters -tubing -emitters -and-more/

57
[21] C. Brouwer, A. Goffeau, M. Heibloem – „Irrigation Water Management: Training Manual
No. 1 – Introduction to Irrigation”
Sursa: http://www.fao.org/docrep/r4082e/r4082e00.htm#Contents

[22] ***Yokogawa, 2007, “Centum Manual”

[23] I.S.P. Nagahage, E.A.A. Dilrukshi – „Solar Powered Automated Irrigation System”
Sursa:h ttps://www.researchgate.net/publication/265165610_Solar_Powered_Automated_Irrigatio
n_System

[24] G.Oltean, Curs „Tehnici de inteligenta computationala in electronica”
Sursa: http://www.bel.utcluj.ro/rom/dce/goltean/tice/05_SistemeFuzzy.pdf , 2018

[25] ***CentumVP Manual, IM33M10D10 – 40E, Engineering Tutorial

[26] „The Different Modbus Drivers o n SCADA Host ”
Sursa: https://www.neteon.net/solutions/different -modbus -drivers -scada -host/

[27] „MODBUS over Serial Line Speci fication & Implementation guide”
Sursa: http://www.modbus.org/docs/Modbus_over_serial_line_V1.pdf

[28] „ What is profibus SMAR industrial automation”
Sursa: http://salonurody.info/?y=What+is+PROFIBUS++SMAR++Industrial+Automation

[29] „ Duty/Standby Control Module ”
Sursa: https://www.eurotherm.com/duty -standby -control -module

58
Anexa 1

a. MC -2 – Bloc pentru controlul motoarelor și a echipamentelor motorizate
Cu ajutorul lui s -au configurat pompele și valvel e. Acest bloc are o mulțime de funcții ce
pot fi folosite pentru comandarea echipamentelor și monitorizarea acestora.
Un singur bloc de tip MC -2 poate procesa semnalele de intrare , de comandă și de alarmă
ale unui echipament .
Modurile de funcționare ale echipamentelor din acest sistem vor fi automat/manual .
Aceste moduri sunt interne blocului MC -2 și practic când setăm un mod anume, noi setăm blocul
MC-2 care la rândul său va comanda echipamentul. [25]

Fig A .1 Schema bloc MC -2

b) SIO
SIO se ocupă tot cu controlul ș i monitorizarea echipamentelor, însă este mult mai simplu
și astfel este folosit pentru echipamentele ce au un mod de funcționare nu foarte complex.
Astfel, blocul SIO (sau variațiuni ale acestui bloc – SI-2, SI -2, SIO -12, etc.) este utilizat
pentru configurarea echipamentelor ce nu au nevoi e de condiții de interblocare. De asemenea,
acest bloc mai este folosit pentru echipamente care au doar semnale de feedback sau doar
semnale de comandă.
Acest bloc este cel mai recomandat pentru controlul valvelor, principala utilizare a lui
fiind la echipamentele care își comută starea .[25]
c) PVI – Bloc ce indică valoarea unui semnal analogic
Acest bloc este folosit pentru a afișa valoarea semnalelor analogice ce vin din câmp. Este
foarte flexibil și are multe opțiuni. Astfel, pentru un semnal anume se poate selecta scala dorită,
unitatea de măsură corespunzătoare, etc.

59
Întotdeauna, valorile afișate de acest bloc apar pe interfața grafică a aplicației, pentru a
ajuta operatorii în monitorizarea instalației.
Acesta vine în diferite variante, cea mai folosită fiind blocul MLD -PVI, deoarece, pe
lângă funcția de afișare a valorii semnalului ce intră în bloc, are funcția și de setare a unei ieșiri
pe semnalul analogic de ieșire. [1]

Fig. A .2 Schema bloc PVI -MLD

d) ST16 – Tabel de decizii
Acest bloc este un typical folosit în cadrul aplicației pentru ca e ste foarte ușor de folosit,
iar verificarea funcționării corecte a blocului este simplu de urmărit.
Este format dintr -un tabel, care contine atat condițiile – în partea de sus – cât și acțiu nile
corespunzătoare condițiilor – în partea de jos. Se pot crea combina ții de mai multe condiții pentru
a activa o acțiune.
În acest tip de bloc s -a realizat logica alarmel or pentru toate echipamentele, condițiile de
interblocare, precum și acțiuni de co ntrol pentru unele echipamente. [1]

Fig. A.3 Schema bloc ST16

60
ANEXA 2
Setarea parametrilor

Fig. A.4. Tuning nivel vas

Fig. A.5 Evoluția in timp a sistemului după modificare setpointului

61
ANEXA 2
Setarea parametrilor

Fig. A.6. Setare limite minime și maxime ale indicatoarelor de temperatura

Fig. A.7 Setare limite minime și maxime ale indicatoarelor de viteză a vântului

62

ANEXA 3
Comunicația sistemului/Baza de date a sistemului
1. Switch -uri
1SWPMP1TP PUMP 1 TRIP
1SWPMP1IL PUMP 1 INTERLOCK
1SWPMP1CD PUMP 1 COMMAND
1SWPMP1RS PUMP 1 RESET

1SWPMP2TP PUMP 2 TRIP
1SWPMP2IL PUMP 2 INTERLOCK
1SWPMP2CD PUMP 2 COMMAND
1SWPMP2RS PUMP 2 RESET

1SWPMP3TP PUMP 3 TRIP
1SWPMP3IL PUMP 3 INTERLOCK
1SWPMP3CD PUMP 3 COMMAND
1SWPMP3RS PUMP 3 RESET

1SWPMPGR GENERAL RESET

1SW39540DUTY SWITCH MANUAL CHANGE PUMP
1SW39540CD START COMMAND SWITCH

1LIC0001IL ILK CONTROLLER

1SW_VALVE1 VALVE CONTROL

2. Alarme

FAULT_PMP1 1UA0001
FAULT_PMP2 1UA0002
FAULT_PMP3 1UA0003
LOW_ALRM_WT 1LA0001

3. Intră ri analogice

Soil moisture %%SM0001
%%SM0002

63
%%SM0003
%%SM0004
%%SM0005
%%SM0006
%%SM0007
%%SM0008
%%SM0009
%%SM0010
%%SM0011
%%SM0012

TEMPERATURE INDICATORS %%TT0001
%%TT0002
%%TT0003
WIND SPEED INDICATORS %%WS0001
%%WS0002
%%WS0003
CONTROL VALVE %%ZY0001
LEVEL WT %%LY0001
%%LY0002

3. Ieș iri analogice:

%%ST0001
%%LT0001
FLOW OUTPUT %%FY0001
%%FY0002
%%FY0003
%%FY0004
%%FY0005
%%FY0006
%%FY0007
%%FY0008
%%FY0009
%%FY0010
%%FY0011
%%FY0012

4. Ieșiri și intră ri digitale
1RSH0001 – semnal de comandă
1YSH0001 – semnal de feedback
1US0001 – semnal de electric fault

64

1RSH0002 – semnal de comandă
1YSH0002 – semnal de feedback
1US0002 – smenal de electric fault

1RSH0003 – semnal de comandă
1YSH0003 – semnal de feedback
1US0003 – semnal de electric fault

1ZSH0001 VALVE UP HV 1
1ZSL0001 VALVE DOWN HV 1
1ZSH0002 VALVE UP HV 2
1ZSL0002 VALVE DOWN HV 2
1ZSH0003 VALVE UP HV 3
1ZSL0003 VALVE DOWN HV 3
1ZSH0004 VALVE UP HV 4
1ZSL0004 VALVE DOWN HV 4

1LS0001 water tank low alarm