Ранее мы побывали в птичнике с автоматизацией в Казахстане, где выращивают страусов и несколько пород кур. Там владелец использует контроллер автоматизации как швейцарский нож, решая с его помощью множество задач. А сейчас мы посетили исследовательский комплекс, на котором изучают разные технологии выращивания птицы: несколько пород кур, уток, перепелов и индюшек.

Поскольку комплекс исследовательский, на извлечение выгоды он не рассчитан. Поэтому инженерные решения выбирали без оглядки на окупаемость: установили мощные вентиляционные установки, которые обеспечивают интенсивный воздухообмен в помещениях, а также греют воздух зимой и охлаждают летом. Установили форсуночные увлажнители для каждого помещения. А в качестве интерфейса для светильников выбрали DALI.

Комплекс состоит из четырех помещений для взрослой птицы (курицы, индейки, утки, перепела) и двух брудерных для выращивания цыплят. Также есть инкубаторий и комната для персонала.

Сначала вкратце расскажем о выращивании птицы, а затем перейдем к инженерным системам комплекса.

От инкубатора к брудерным

Инкубация птиц — это процесс выведения молодняка из яиц в инкубаторах. Всё начинается с того, что свежие яйца собирают и хранят в подходящих условиях в течение недели, чтобы накопить достаточное количество для загрузки.

Затем яйца помещают в инкубатор, где необходимое время (17 дней для перепелов, три недели  для куриц или четыре недели для индеек, уток) поддерживают необходимую температуру и влажность. Еще там переворачивают яйца с разной интенсивностью.

После вылупления птенцов перемещают в брудеры, где они растут и набираются сил. Подросших птиц переводят в помещения (свое для каждого вида), где они продолжают развиваться в комфортных условиях. Благодаря такому поэтапному подходу получается создать идеальные условия для каждой стадии жизни птицы.

Отопление, вентиляция и кондиционирование

На две брудерных и комнату персонала воздух подается от вентустановки П1 с одним приточным вентилятором. Но поскольку требования по температуре и влажности в помещениях разные, то подаваемый воздух разделяется на три канала. Вентустановки П2-П5 со своими приточными вентиляторами отвечают за четыре помещения для взрослой птицы.

Каждый приточный канал снабжен электрическим нагревателем (ТЭН) и жидкостным охладителем. 

Помещения отапливаются инфракрасными панельными нагревателями и приточной вентустановкой. Алгоритм их совместной работы следующий:  панельные нагреватели управляются собственным регулятором. Автоматика вентустановки отслеживает отклонение требуемой температуры воздуха в помещении от уставки.  Если температура не выходит за пределы гистерезиса в 0,3 °C, то воздух вентустановкой подается комнатной температуры. Если температура пересекает границы гистерезиса — уставка температуры приточного воздуха начинает повышаться, вплоть до +35 °C.

Здесь используют три регулятора:

1. Регулятор инфракрасных панелей — программный термостат с гистерезисом в 0,1 °C.

2. ПИД-регулятор вентустановки — поддерживает температуру воздуха в приточном канале по автоматически рассчитанной внешней уставке.

3. ПИ-регулятор, вычисляет уставку для вентустановки, исходя из температуры воздуха в помещении. 

В теплый период года приточный воздух охлаждается до требуемых значений (до +12 °C) водяными охладителями, чтобы поддерживать нужную температуру воздуха в помещении. Хоть теплоемкость воздуха низкая, но его подается много, и охлаждение помещений обеспечивается регуляторами 2 и 3.

Динамика процессов нагрева/охлаждения сильно отличается, поэтому используется два набора коэффициентов ПИД-регуляторов: для холодного периода и для теплого. Переключаются коэффициенты автоматически, после выбора оператором режима работы «зима/лето».

Нужно сказать, что технология требует поддержания температуры в помещении с высокой точностью, и предложенное решение ее обеспечило.

В каждом помещении установлены две управляемые вытяжные вентустановки.

Увлажнение

Для каждого помещения выращивания птицы установили свой форсуночный увлажнитель воздуха. Для равномерного распределения влажного воздуха по помещению добавили циркуляционный вентилятор. Вода из форсунки подается очищенная и обессоленная, после установки обратного осмоса. Позднее перед каждой фосункой добавили клапан, перекрывающий подачу воды в случае аварии – если слетит форсунка, вода не будет заливать помещение.

Освещение

Для птицы очень важны освещенность и длина светового дня. Если параметры подобраны неверно, то птицы начинают нападать друг на друга. Причем, дерутся насмерть.

Для основного освещения установили диммируемые светильники с интерфейсом DALI. Они подключены к контроллеру Helvar DIGIDIM Router 905, который взаимодействует с контроллером автоматизации WIRENBOARD PRO через шлюз Helvar Modbus Gateway 945.

В помещения установили УФ-лампы для дезинфекции.

Датчики

В помещениях по выращиванию птицы установлены датчики температуры и влажности, а также датчик аммиака. Они подключены к контроллеру через RS-485. Показания датчиков записываются в базу данных, что позволяет анализировать  их показания за любой период времени.

ИБП

Инкубаторы обеспечены бесперебойным электропитанием, состояние ИБП тоже отслеживается.

Щит автоматизации и софт

Модули WIRENBOARD PRO в щите автоматизации брендированы интегратором «Автоматика Центр»:

• программируемый контроллер WBPRO-PLC7; 

• компактный модуль реле для светодиодного освещения WBPRO-CLEDREL6;

• модуль для подключения аналоговых сигналов WBPRO-ANALOG6;

• 8-канальный модуль счетных входов WBPRO-DI8;

• Модуль выходов 0-10В  WBPRO-10VDIM;

• Преобразователь интерфейсов WBPRO-ETHGW.

Система построена на базе контроллера WBPRO-PLC7, на который установлен программный пакет MCS, применяемый для решения задач автоматизации инженерного и промышленного оборудования, диспетчеризации и сбора данных. 

Десктопное приложение MCS Configurator служит для настройки подключенного удаленного контроллера Wiren Board, который работает на прошивке с установленной системой MCS. Настройка системы начинается с конфигурации портов и других параметров, после чего задаются алгоритмы управления в среде FBD (Function Block Diagram).

MCS конфигуратор предоставляет широкие возможности: поддержку создания пользовательских блоков, использование готовой библиотеки (математические операции, таймеры, фильтры сигналов), а также отображение текущих значений аналоговых и дискретных сигналов в режиме реального времени. Программа не требует компиляции — изменения активируются «на лету», что ускоряет процесс разработки и отладки.

Заключение

Этот птичник — не просто ферма, а настоящая лаборатория. Здесь изучают, как создать оптимальные условия для каждой породы и стадии роста. Зоотехник-птицевод задает алгоритмы управления освещением, температурой и влажностью, а автоматика по ним работает.

Инженерная система поддерживает климат с высокой точностью. Для каждого помещения можно гибко задать параметры, а данные с датчиков пишутся в базу данных и доступны для анализа. Такой уровень контроля позволяет вырабатывать технологию выращивания птицы и ее «обкатывать».

Комплекс разработали с прицелом на масштабирование: модульная архитектура, открытые протоколы, инструменты для анализа данных. Это решение подойдет не только для научных целей, но и для премиальных хозяйств, которым важны воспроизводимость, прозрачность и управляемость технологических процессов.

Интегратор «Автоматика Центр» сдал систему в эксплуатацию в ноябре 2023 года, отказов оборудования за время работы не зафиксировано. Сейчас объект находится на сервисном обслуживании у интегратора, при необходимости в софт вносят корректировки.

А что вы думаете о проекте птичника? Пишите в комментариях