PLC를 이용한 무인온실 자동화 시스템 출품공과 : 전기 제어과 (2조) 지도교수 : 최 용식 출품자 : 김세련 외 10명

목 차 작품 소개 온실 자동화 설비란 무엇인가? 설계 도면 및 동작 사항 PLC 로직

작품 소개 1. 제작 목적 농촌 지역의 고소득 향상을 위한 특화작물 생산 설비인 무인 온실 자동화 설비를 PLC와 센서 등을 이용하여 구현함으로써 자동화 설비에 관한 전반 적인 사항을 이해 할 수 있다. 2. 활용도 자동화 온실의 구조 및 원리를 이해하며 아래의 사항을 학습 할 수 있다. 1) 센서의 동작과 활용 2) 자동문 시스템과 모터의 정역 운전 및 LS 스위치의 이해 3) PLC의 활용과 프로그래밍

온실 자동화 설비란 무엇인가? 1. 온실 자동화의 필요성 최근 농업생산물의 국제화와 상품화의 요청이 증대하고, 동시에 산업의 발전에 따라 농촌노동력은 감소하고 있다. 특히 시설재배는 다른 재배형태보다도 노동 집약적이어서 생력화, 경량작업화가 항상 문제되고 있는데, 이를 극복할 수 있는 원예생산의 방안은 자동화이다. 온실자동화 설비는 온실내의 환경조절용, 작물의 재배관리용, 생산자재 및 생산물의 운반용으로 크게 나눌 수 있으며, 이를 위해서는 센서와 제어기, 작동기가 필요하다. 이러한 자동화 설비는 온실의 특성과 설비용량 및 구조의 특성, 내구성, 정확성, 설치비용 등을 고려하여 설치 해야 한다.

2. 온실 환경 제어장치 가) 전동식 제어장치  단순히 인간의 노력을 절감할 수 있는 것으로 인간의 감각과 경험에 의하여, 필요한 환경 조절장치를 구동 또는 정지시킬 수 있도록 전동화한 것이다.  예) 온도조절 기능이 없는 난방기의 ON-OFF등 나) 개별(분산)제어장치  아날로그센서와 작동기로 구성된 것으로, 각종 제어장치가 개별적으로 작동 되는데, 이는 농업인이 온풍기, 환풍기, 수막장치 등을 각각 따로 구입하여 쓰는 데서 비롯되고 있다.

다) 집중 제어장치  개별 제어장치나 버튼전동식의 제어부를 한 곳에 모아 제어판을 설치하여 집중 제어하는  방식이다. 우리나라에서도 최근에는 완전자동화 장치를 갖추고 온실을 관리하는 농가가 증가하고 있으나, 대부분의 원예농가에선, 타이머나 간단한 온도조절기 등을 이용 버튼식으로 제어판을 구성하고 있다. 수동과 자동의 전환방식을 채택하여 자동화 장치의 고장 등에 대비하고 있다. 라) 컴퓨터에 의한 복합제어장치 여러 가지의 환경조건을 최적으로 유지하기 위해서는 복합적으로 판단하고, 작동기도 복합적으로 가동 시켜야 한다. 따라서 컴퓨터를 도입하게 되면 전문기술자나 농가의 경험 등, 여러 가지 정보를 컴퓨터에 입력하여 모든 상태를 자동제어 함으로써 비전문적인 관리자나 온실 재배 경험이 없는 농가라도 작물의 재배 할 수 있다.

설계 도면 및 동작사항

동 작 순 서 도 전원 ON 수동 자동/수동 자동 전등 동작 제어반 스위치로 동작제어 급수공급 반복 아니오 설정 온도 ? 예 천장문 닫힘 천장문 열립 전원 OFF

동작 사항 타이머에 의해 전등장치 가동과 정지 들어오며 일정 시간 후 전등이 꺼진다 전원이 투입되고 PLC에서 설정 된 시간이 되면 타이머에 의해 전등이 들어오며 일정 시간 후 전등이 꺼진다

2) 타이머에 의해 급수장치 가동. 동작하여 급수장치에서 물이 나오며 설정 시간 이후 정지한다. 전원이 투입되고 PLC에서 설정 된 시간이 되면 타이머에 의해 양수모터가 동작하여 급수장치에서 물이 나오며 설정 시간 이후 정지한다.

3) 설정 온도에 의해 천장문의 개폐 자동 모드 시 실내 기온이 설정 온도 이상 상승 하였을 때 전열기의 동작이 멈추면서 천장문이 열리게 되고 설정 온도이하 시 천장문이 닫힌다..   

4) 온도 센서에 의해 설정 온도에 따라 전열기 동작과 정지.  온실의 실내 온도가 설정 시간보다 낮아지면, 온도센서에 의해 전열기가 동작하며, 실내 온도가 설정온도까지 올라가면 전열기는 정지한다. 5) 센서에 의해 정문 자동 동작 센서에 의해 정문에 물체가 감지되면 정문이 자동으로 열리고, 일정 시간 후 문이 닫힌다. 만약 센서에 계속 물체가 감지된다면 문은 닫히지 않으며, 문이 닫히는 도중 센서가 물체를 감지한다면 문이 다시 열린다. 6) 자동모드 시 위의 사항이 반복하여 동작한다. 7) 수동모드 시 위의 사항을 버튼에 의해 제어. 조작제어반에서 모드를 자동에서 수동모드로 변경 시에는 제어반의 버튼에 의해 위의 동작 사항을 제어 할 수 있다.

PLC 로직 1. 입출력 변수(GM 7) 입력 출력 변수명 내장변수 MODESW 자동/수동설정 %IX0.0.0 HETEAR  자동/수동설정 %IX0.0.0  HETEAR  히터동작 %QX0.0.0  THERMISTOR  온도센서 %IX0.0.1 WATERPUMP  양수펌프동작 %QX0.0.1  LWSW  왼쪽천장문 sw %IX0.0.2  LAMP  전등동작 %QX0.0.2  RWSW  오른쪽천장문 sw %IX0.0.3  LWO  왼쪽천장문 열림 %QX0.0.3  LAMPON  전등 ON %IX0.0.4  LWC 왼쪽천장문 닫힘 %QX0.0.4  LAMPOFF  전등 OFF %IX0.0.5 RWO  오른쪽천장문 열림 %QX0.0.5  WPON  양수펌프 ON %IX0.0.6 RWC  오른쪽천장문 닫힘 %QX0.0.6  WPOFF  양수펌프 OFF %IX0.0.7    LWLS1  왼쪽 천장문 LS1 %IX0.0.8  LWLS2  왼쪽 천장문 LS2 %IX0.0.9  RWLS1 오른쪽 천장문 LS1 %IX0.0.10  RWLS2  오른쪽 천장문 LS2 %IX0.0.11

2. PLC 레더다이어그램