Einführung in SIMATIC SPS in der Aquakultur-Automatisierung

Systemübersicht und Hauptfunktionen

Initialisierung und Belüftungssteuerung

Beim Einschalten des Aquakultursystems wird der Belüfter automatisch aktiviert, um die Luftzirkulation im Teich zu starten. Die Belüftung ist ein entscheidender Aspekt der Aquakultur, da sie die Sauerstoffversorgung des Wassers sicherstellt, das gesunde Fischwachstum fördert und Stagnation verhindert.

Automatischer Fütterungszyklus

Um einen gleichmäßigen Fütterungsplan für die Fische einzuhalten, wird ein Fütterungszyklus implementiert, bei dem alle 8 Sekunden ein Ventil öffnet, um Futter ins Wasser zu geben. Dieser Zyklus wird von einem Timer in der SPS gesteuert, wodurch sichergestellt wird, dass die Fische in regelmäßigen Abständen die richtige Menge Futter erhalten. Diese Automatisierung verhindert Über- oder Unterfütterung und trägt zur optimalen Fischgesundheit bei.

Überwachung und Steuerung der Wasserqualität

pH-Wert-Überwachung

Einer der wichtigsten Faktoren in einem Aquakultursystem ist die Wasserqualität. Der pH-Sensor überwacht kontinuierlich den Säuregrad des Wassers. Wenn der pH-Wert außerhalb des idealen Bereichs (5-7) liegt, wird ein Alarm ausgelöst. Diese Echtzeitüberwachung stellt sicher, dass sofortige Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können, um negative Auswirkungen auf die Fische oder das aquatische Leben zu vermeiden.

Temperaturüberwachung

Ebenso überwacht der Temperatursensor die Wassertemperatur. Extreme Temperaturen können für aquatische Organismen schädlich sein, daher ist das System so programmiert, dass ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Temperatur 35°C überschreitet oder unter 26°C fällt. Durch die Temperaturkontrolle unterstützt das System eine stabile und angenehme Umgebung für das aquatische Leben.

Wasserstandskontrolle und -management

Erkennung von niedrigem Wasserstand

Die Aufrechterhaltung des korrekten Wasserstands im Teich ist entscheidend, damit das System ordnungsgemäß funktioniert. Die SPS überwacht kontinuierlich den Wasserstand mit einem Füllstandssensor. Wenn der Wasserstand unter einen Mindestwert fällt, aktiviert die SPS das Wasserzulaufventil, das sich öffnet, um den Wassereinfluss zu ermöglichen. Nach 3 Sekunden wird die Wasserpumpe eingeschaltet, um den Teich auf das richtige Niveau zu füllen.

Erkennung von hohem Wasserstand

Umgekehrt öffnet die SPS, wenn der Wasserstand den Höchstwert überschreitet, das Ablassventil , um überschüssiges Wasser abzulassen. Nach einer kurzen Verzögerung wird die Ablasspumpe aktiviert, um den Wasserstand wieder in den gewünschten Bereich zu senken, Überlauf zu verhindern und das System im Gleichgewicht zu halten.

Detaillierte SPS-Programmierung für Aquakultursysteme

Netzwerk 1: Systemaktivierung

Beim Drücken des Startknopfs (PB_START) wird das SYSTEM_ON Merkerbit (M0.0) auf HIGH gesetzt. Dies aktiviert das gesamte System, und das Merkerbit bleibt auch nach Loslassen des Startknopfs HIGH. Durch Drücken des Stoppknopfs (PB_STOP) wird das Merkerbit auf LOW zurückgesetzt und das System deaktiviert.

Netzwerk 2: Belüftungssteuerung

In diesem Abschnitt wird der Belüfter (Q0.0) aktiviert, solange das SYSTEM_ON Merkerbit HIGH ist. Dies stellt sicher, dass die Belüftung während des Systembetriebs kontinuierlich läuft und eine konstante Sauerstoffversorgung für das aquatische Leben gewährleistet ist.

Netzwerk 3: Steuerung des Fütterungszyklus

Der Fütterungszyklus wird durch Timer 1 (TIMER1) in der SPS gestartet. Nach 8 Sekunden öffnet das Fischfutterventil (Q0.1). Nach einer kurzen Verzögerung löst Timer 2 (TIMER2) das Zurücksetzen des Fütterungsventils aus, und das System bereitet sich auf den nächsten Fütterungszyklus vor.

Netzwerk 4: Aktivierung des pH-Alarms

Fällt der pH-Wert (MW0) des Wassers außerhalb des zulässigen Bereichs (5-7), wird der pH-Alarm (Q0.2) ausgelöst. Dies dient als Warnung und fordert die Systembetreiber auf, Maßnahmen zu ergreifen, um den Säuregrad des Wassers auf sichere Werte zurückzuführen.

Netzwerk 5: Aktivierung des Temperaturalarms

Ebenso überwacht das System die Wassertemperatur (MW2). Steigt die Temperatur über 35°C oder fällt unter 26°C, wird der Temperaturalarm (Q0.3) ausgelöst, um den Bediener über die Extrembedingung zu informieren.

Netzwerk 6: Reaktion bei niedrigem Wasserstand

Fällt der Wasserstand unter den Mindestwert, öffnet die SPS das Wasserzulaufventil (Q0.4) und startet Timer 3 (TIMER3) zur Steuerung des Wassereinflusses. Nach Ablauf des Timers wird die Wasserpumpe (Q0.5) eingeschaltet, um den Teich zu füllen.

Netzwerk 7: Reaktion bei hohem Wasserstand

Zur Steuerung von zu hohem Wasserstand öffnet die SPS das Ablassventil (Q0.6) und startet Timer 4 (TIMER4) zur Ablaufsteuerung. Nach Ablauf des Timers wird die Ablasspumpe (Q0.7) aktiviert, um überschüssiges Wasser aus dem Teich zu entfernen.

Vorteile der Automatisierung der Aquakultur mit SIMATIC SPS

Verbesserte Effizienz und Genauigkeit

Durch den Einsatz von SIMATIC SPS zur Automatisierung der Aquakultur können Systeme mit höherer Präzision und weniger menschlichem Eingriff betrieben werden. Dies führt zu verbesserter Wasserqualität, optimierten Fütterungszyklen und besserem Gesamtmanagement der aquatischen Umgebungen. Zudem hilft die Automatisierung, Fehler und Verzögerungen bei der Reaktion auf Probleme wie pH-Ungleichgewichte oder Temperaturschwankungen zu vermeiden, was eine gesündere Umgebung für die Fische gewährleistet.

Echtzeitüberwachung und Steuerung

Die Echtzeitüberwachung von Parametern wie Wasser-pH, Temperatur und Wasserstand, kombiniert mit der Automatisierung kritischer Funktionen wie Belüftung und Fütterung, sorgt dafür, dass das System unter idealen Bedingungen bleibt. Die Fähigkeit, sofort auf Alarme zu reagieren und den Betrieb anzupassen, bietet eine unvergleichliche Kontrolle, die es den Betreibern ermöglicht, fundierte Entscheidungen auf Basis der neuesten Daten zu treffen.

Kosteneinsparungen und Nachhaltigkeit

Die Automatisierung reduziert den Bedarf an ständiger manueller Überwachung, minimiert Arbeitskosten und menschliche Fehler. Darüber hinaus senkt der optimierte Einsatz von Ressourcen, wie energieeffizienten Belüftern und Pumpen, die Betriebskosten. Die Nachhaltigkeit des Systems wird durch die Sicherstellung verbessert, dass Ressourcen nur bei Bedarf verwendet werden, was zum Umweltschutz beiträgt.

Fazit

Die Integration von SIMATIC SPS in Aquakultursysteme stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Automatisierungstechnologie dar. Durch die Automatisierung von Fütterung, Belüftung, Wasserqualitätsüberwachung und Wasserstandskontrolle gewährleistet das System einen effizienten und nachhaltigen Betrieb von Aquakulturumgebungen. Echtzeitüberwachung und sofortige Reaktionen auf Alarme helfen, ideale Bedingungen für das aquatische Leben aufrechtzuerhalten, was zu verbesserter Produktivität und Gesundheit führt.

Die Einbindung von SPS-basierter Automatisierung in Aquakulturbetriebe ist nicht nur ein technologisches Upgrade, sondern eine kluge Geschäftsentscheidung, die zu höherer Effizienz, geringeren Kosten und verbesserter Nachhaltigkeit führen kann.