Vývoj knihovny pro standardizaci automatizace pěstování plodin v prostředí s kontrolovanými podmínkami

Bc. Adam SAMUEL

Master's thesis

Development of a library to standardize crop automation in controlled environments

Abstract:

Předkládaná diplomová práce se zabývá rešerší problematiky pěstování plodin v prostředích chytrých skleníků a vertikálních farem a vývojem softwarové knihovny pro automatizaci právě v těchto prostředích, přičemž se zaměřuje zejména na plánování průběhů ovládání jednotlivých prvků takovýchto pěstebních zařízení po celou dobu růstu rostliny. Zadavatelem této diplomové práce je firma Siemens Digital Industries, která spolupracuje s mnoha firmami, jež se výrobou pěstebních zařízení zabývají a je tedy reakcí na problémy, se kterými se vývojáři při programování svých řídících systémů potýkají. Vyvinutá knihovna se skládá z pěti funkčních bloků pro programování PLC řady Siemens Simatic S7-1200 a S7-1500 v prostředí TIA Portal. Tyto bloky jsou modifikacemi již v praxi nasazeného bloku "SetCrv" z knihovny Library for Basic Processes (LBP). Následně jsou implementovány v demo programu kompletního pěstebního zařízení a funkčnost tohoto programu je následně testována na pěstebním zařízení firmy GreeenTech, které se nachází na Fakultě Strojní ČVUT v Praze. Tato knihovna včetně demo programu bude následně oficiálně vydána jakožto knihovna pro prostředí TIA Portal a programátorům maximálně usnadní nastavování prvků pěstebních zařízení jako například složky osvětlení, čerpadla, dávkování hnojiva, PID regulátory a mnoho dalších. Programátoři zde nebudou potřebovat velké množství časovačů, kterým by museli zvlášť nastavovat časy při zasazení jiné rostliny.

Abstract:

Presented master thesis deals with research of problematics of growing crops in environments such as smart greenhouses and vertical farms and with development of software library for automation in these applications. The library focuses on recipe execution, planning of growing parameters and controlling elements of these devices during the growing cycle. The sponsor of this thesis is Siemens Digital Industries company, which collaborates with many other companies involved in the production of cultivation devices. This project addresses the issues that developers encounter during programming of these control systems. The developed library consists of five function blocks for PLC Siemens Simatic S7-1200 and S7-1500 for programming in TIA Portal IDE. These blocks are modifications of released block "SetCrv" from Library for Basic Processes (LBP). Subsequently blocks are implemented in demo project and this project is tested in practical vertical farming device on Faculty of Mechanical Engineering, Czech Technical University in Prague. This library with the demo project will be released as an official library for TIA Portal IDE and things such as setting parameters of growing cycle, spectral parts of artificial lights, setpoints for PIDs, etc. will make easier for programmers. Programmers will not need a big number of timers, conditions and variables for setting times and parameters in planning of growing cycle.

Keywords

Vývoj knihovny pro PLC Siemens Simatic S7-1200 a S7-1500, programové knihovny v prostředí TIA Portal, automatizace v prostředích vertikálních farem a chytrých skleníků, hydroponické pěstování, vývoj softwaru pro automatizaci pěstování plodin, parametry prostředí ve vertikálních farmách, senzory v prostředích vertikálních farem a chytrých skleníků, monitoring parametrů prostředí vertikálních farem a chytrých skleníků pomocí WinCC Unified, uživatelské rozhraní ve WinCC Unified

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jiří Lahoda, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electronics and Information Technology / Information and Communication Technology