26 | 05 | 2018

Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 1)

Міністерство аграрної політики України

Таращанський агротехнічний коледж

Імені Героя Радянського Союзу О. О. Шевченка

Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 1)

Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування

Навчальний посібник

Іноватика в організації самостійної роботи студентів

2010

Укладач: Барало Олег Володимирович - викладач Таращанського агротехнічного коледжу

Рецензент: Гуртовенко Юрій Олександрович - викладач - методист Таращанського агротехнічного коледжу

.

В навчальному посібнику викладені наукові і технічні основи автоматизації, розглянуті типові автоматизовані технологічні процеси в агропромисловому комплексі. Наведені схеми автоматизації установок з використанням найновіших регуляторів, програмних контролерів. Посібник містить запитання для самоперевірки та контролюючі тести.

Рекомендується для вищих навчальних закладів по підготовці молодших спеціалістів із спеціальності 5.1001.0102 "Монтаж, обслуговування та ремонт електротехнічних установок в агропромисловому комплексі”

Схвалено Методичною радою Таращанського коледжу

Протокол №3 від 20.04. 2010 року

Розглянуто цикловою комісією відділення: "Монтаж, обслуговування та ремонт електротехнічних установок в агропромисловому комплексі”

Протокол №_6_від__14 квітня 2010 року.

Вступ

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ АВТОМАТИЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА

1.1. Загальні відомості про автоматизацію виробничих процесів

1.1.1. Основні визначення автоматизації технологічних процесів

1.1.2. Основні джерела і показники техніко-економічної ефективності автоматизації технологічних процесів

1.2. ОбЄкти автоматизації

1.2.1. Особливості автоматизації сільськогосподарського виробництва

1.2.2. Технічна база для автоматизації сільськогосподарського виробництва

1.2.3. Основні задачі автоматизації технологічних процесів

1.2.4. Класифікація процесів і об'єктів автоматизації сільськогосподарського виробництва

1.2.5. Загальні відомості про сільськогосподарські технологічні процеси

1.2.6. Технологічні вимоги при розробці систем автоматичного

1.2.7. Технологічні установки як об'єкти автоматизації

1.2.8. Вихідна інформація про технологічні процеси як об'єкти

Керування

1.3. Схеми систем автоматизації

1.3.1. Класифікація схем автоматизації

1.3.2. Класифікація електричних схем

1.3.2. Структурні та функціональні схеми

1.3.3. Принципові та монтажні схеми

1.4. Вибір елементів систем автоматизації

1.4.1. Вибір елементів систем автоматизації

1.4.2. Вибір щитів і пультів керування

1.4.3. Розміщення приладів і засобів автоматизації

1.5. Розробка та аналіз математичної моделі об’єкта керування

1.6. Вибір алгоритму управління об'єктом

1.7. Аналіз параметрів автоматичної системи керування

1.7.1. Стійкість системи та методики перевірки

1.7.2. Основні показники надійності автоматичної системи

РОЗДІЛ 2. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У ТВАРИННИЦТВІ ТА ПТАХІВНИЦТВІ

2.1. Автоматизація установок водопостачання

2.1.1. Технологічні основи автоматизації водонасосних установок

2.1.2. Автоматизація безбаштових насосних установок.

2.1.3. Автоматизація баштових водонасосних установок

2.1.4. Безконтактні станції керування насосними агрегатами

2.1.4. Автоматизація водонасосних установок з використанням мікроконтролерів

2.1.5. Автоматизація перекачування стічних вод

2.1.6. Автоматизація зрошувальних установок

2.2. Автоматизація мікроклімату в тваринницьких

Та птахівницьких приміщеннях

2.2.1. Технологічні основи регулювання мікроклімату у тваринництві і птахівництві

2.2.2. Автоматизація вентиляційних установок

2.2.3. Автоматизація тиристорних станцій керування вентиляційними установками

2.2.4. Автоматизація установок припливної вентиляції

2.2.5. Автоматизація мікроклімату комбінованими системи вентиляції

2.2.6. Автоматизація зволожувачів повітря

2.2.7. Автоматизація інкубаторів

2.2.8. Автоматизація іонізації повітря

2.2.9. Автоматизація мікроклімату з використанням програмних контролерів

2.3. Автоматизація годування та напування тварин і птахів

2.3.1. Автоматизація годування тварин і птахів

2.3.2. Автоматизація напування тварин і птахів

2.4. Автоматизація прибирання гною та посліду

2.4.1. Автоматизація установок для прибирання гною та посліду

2.4.2. Автоматизація потокових ліній для видалення гною та посліду

2.5. Автоматизація доїльних установок та машин первинної обробки молока

2.5.1. Автоматизація доїльних установок.

2.5.2. Автоматизація первинної обробки молока

2.6. Автоматизація установок електричного освітлення та опромінення

2.6.1. Автоматизація установок електричного освітлення

2.6.2. Автоматизація установок ультрафіолетового опромінення

2.6.3. Автоматизація установок інфрачервоного опромінення

2.7. Автоматизація збирання яєць та забій птиці

2.7.1. Автоматизація збирання яєць

2.7.2. Автоматизація процесу забою птиц

РОЗДІЛ 3. АВТОМАТИЗАЦІЯ КОРМОВИРОБНИЦТВА

3.1. Автоматизація агрегатів для приготування трав’яного борошна

3.2. Автоматизація процесу гранулювання та брикетування кормів

3.2.1. Автоматизація гранулювання кормів

3.2.2. Автоматизація брикетування та пресування кормів

3.3. АВтоматизація кормоприготування та змішування кормів

3.3.1 Автоматизація потокових ліній приготування кормів

3.3.2. Автоматизація дозування кормів

3.3.3. Автоматизація установок для змішування кормів

3.4. Автоматизація кормоцехів

РОЗДІЛ 4. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У РІЛЬНИЦТВІ

4.1. Автоматизація зерноочисних та сортувальних машин

4.2. Автоматизація зерносушарок

4.3. Автоматизація процесу активного вентилювання зерна

4.4. Автоматизація мобільних процесів сільськогосподарського виробництва

РОЗДІЛ 5. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ЗАХИЩЕНОМУ ГРУНТІ

5.1. Автоматизація обігрівання парників та теплиць

5.1.1. Види споруд закритого ґрунту

5.1.2. Агротехнічні вимоги до автоматизації технологічних процесів у закритому грунті

5.1.3. Обсяг механізації й автоматизації технологічних процесів

5.1.4. Автоматизація обігріву парників

5.2. Автоматичне керування Мікрокліматом в ангарних теплицях

5.3. Автоматизація поливу та підживлення рослин

5.3.1. Автоматичне керування поливом

5.3.2. Автоматичне управління концентрацією розчину мінеральних добрив

5.3.3. Автоматичне управління підживленням вуглекислим газом і досвіченням рослин

5.4. Автоматизація установок для опромінення рослин в умовах захищеного грунту

5.5. Автоматизація мікроклімату в теплицях за допомогою програмних контролерів

РОЗДІЛ 6. АВТОМАТИЗАЦІЯ СХОВИЩ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ

6.1. Автоматизація овочесховищ

6.2. Автоматизація фруктосховищ

6.3. Автоматизація обліку, контролю і сортування сільськогосподарської продукції в сховищах

РОЗДІЛ 7 АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ

7.1. Автоматизація електропостачання сільськогосподарських споживачів

7.2. Автоматизація теплогенераторів

7.3. Автоматизація електричних установок для підігріву води і повітря й одержання пари

7.3.1. Автоматизація котлоагрегатів

7.3.2. Автоматизація електричних установок для підігріву води

7.3.3. Автоматичне керування електродними водонагрівачами і паровими котлами

7.3.4. Автоматизація електрокалориферних установок

7.3.5. Автоматизація нагрівних установок з використанням регуляторів та програмних контролерів

7.4. Автоматизація холодильних установок

РОЗДІЛ 8. АВТОМАТИЗАЦІЯ РЕМОНТУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ТЕХНІКИ

8.1. Автоматизація технологічних процесів миття, розбирання та збирання агрегатів

8.1.1. Технологічні основи діагностування сільськогосподарської техніки

8.1.2. Автоматизація технологічних процесів миття, розбирання і збирання агрегатів

8.2. Автоматизація процесів відновлення деталей

8.3. Автоматизація обкатування автотракторних двигунів

РОЗДІЛ 9. СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО КОНТРОЛЮ Й АВТОМАТИЗОВАНОГО КЕРУВАННЯ

9.1. Централізовані системи контролю і керування

9.2. Розподілені системи централізованого контролю і керування

9.3. Автоматизовані системи керування технологічними процесами

9.3.1. Автоматизовані системи керування технологічними процесами

9.3.2. Централізований контроль та управління в сільськогосподарському виробництві

ВСТУП

Автоматизація технологічних процесів — це етап комплексної механізації, що характеризується звільненням людини від безпосереднього виконання функцій управління технологічними процесами і передачею цих функцій автоматичним пристроям. При автоматизації технологічні процесів отримання, перетворення, передача і використовування енергії, матеріалів і інформації виконуються автоматично за допомогою спеціальних технічних засобів і систем управління.

Істотними тенденціями сучасного сільськогосподарського виробництва є, з одного боку, постійне зростання його масштабів, підвищення кількості і якості сільськогосподарських продуктів, з іншою — прогресуючий дефіцит робочої сили, непопулярність монотонної і важкої фізичної ручної праці в рільництві і тваринництві. Найважливішим, а часто і єдиним засобом вирішення протиріч між ними є комплексна механізація і автоматизація виробництва.

Завдяки механізації і автоматизації різко зростає продуктивність праці.

Питання комплексної автоматизації мають велике народногосподарське значення, тому що їх впровадження гарантує економічний ефект. Так, комплексна автоматизація приготування кормів на потокових лініях знижує затрати праці в 4—5 разів і зменшує собівартість їх приготування на 30—50 %.

Зростання технічної оснащеності та широка електрифікація поряд із розробкою прогресивних технологій сільськогосподарських процесів створюють умови для комплексної електромеханізації й автоматизації виробничих процесів. Розвиток останньої у сільському господарстві ґрунтується на багатому досвіді автоматизації у промисловості, проте їй властиві деякі специфічні особливості (наприклад, зв'язок з біологічними об'єктами, безперервність і повільне протікання технологічних процесів, агресивність навколишнього середовища, широкі зміни температури, вологості тощо).

Сучасній автоматизації сільськогосподарського виробництва властиве широке застосування нової елементної бази, зокрема мікропроцесорів і мікро - ЕОМ, правильне використання яких дозволяє реалізувати будь-які складні алгоритми функціонування автоматичних систем, підвищити їх надійність, зменшити габарити, енергомісткість тощо. Водночас забезпечення сільськогосподарського виробництва системами управління такого складного рівня при порівняно низькій кваліфікації обслуговуючого персоналу і відсутності відповідних розробок виключно важлива справа. В даному випадку питання ускладнюється тим, що практично йдеться про наступне покоління засобів обчислювальної техніки, тому що попередні обчислювальні засоби недостатньо використовувались в практиці сільськогосподарського виробництва, а необхідно застосовувати в технологічних процесах мікропроцесори і мікро – ЕОМ.

Спеціаліст по автоматизації сільськогосподарського виробництва повинен відмінно знати тонкість технології сільськогосподарського виробництва, його організації, економіки і планування. Він повинен добре розбиратися в механічних, електричних, гідравлічних і пневматичних пристроїв автоматики, особливо комплексної механізації, електрифікації і автоматизації технологічних процесів. Фахівець повинен уміти науково обґрунтувати рішення технологічних, технічних і організаційно-економічних задач автоматизації поточного і перспективного характеру, направлених на підвищення ефективності виробництва.

Автоматизація сільськогосподарського виробництва підвищує надійність і продовжує термін роботи устаткування, полегшує і оздоровляє умови праці, підвищує безпеку праці і робить його престижнішим, скорочує текучість робочої сили і економить затрати праці, збільшує кількість і підвищує якість продукції, прискорює процес стирання відмінностей між працею розумовою і фізичною, промисловою і сільськогосподарською.

Впровадженню засобів автоматики сприяє науково-технічний прогрес в сільському господарстві, який полягає в швидкому зростанні технічної і енергетичної озброєності сільськогосподарської праці, в бурхливому розвитку наукових досліджень з усестороннім застосуванням наукової апаратури не тільки в електромеханізації і меліорації, але і у області агрозоотехнічного обслуговування і техніко-економічних розрахунків, в прискореному розвитку теорії і практики використовування автоматично діючих засобів і систем для заміни фізичної і розумової праці працівників сільського господарства, в широкому використовуванні досягнень засобів зв'язку і диспетчерського управління, що дозволяє істотно поліпшити організацію і ефективність праці фахівців і керівників сільськогосподарського виробництва.

Програмою дисципліни "Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного управління" передбачено вивчення студентами технологічних основ автоматизації сільськогосподарського виробництва і придбання практичних навиків із налагодження автоматичних систем на заданий режим роботи і усунення неполадок основних елементів системи автоматизації виробничих процесів.

У результаті вивчення дисципліни студенти Повинні знати:

Технологічні та наукові основи автоматизації сільськогосподарського виробництва, системи автоматизації типових технологічних процесів.

Повинні уміти:

Складати і читати схеми автоматизації, що виконані на релейних та типових логічних елементах, досліджувати автоматичні системи управління, аналізувати роботу окремих елементів та автоматичної системи в цілому, налагоджувати автоматичну систему на заданий режим роботи, усувати можливі неполадки під час роботи системи, вибирати основні елементи автоматичних систем, визначати можливість впровадження теплоакумулюючих джерел, та технічних засобів енергозбереження.

При створені навчального посібника були використані матеріали викладачів: Самойленко П. Г. (розділ 1, 6), Ковальов В. О. (розділ 2, 3), Гранат С. Є. (розділ 4, 5, 8).