КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011

Скачати 0.8 Mb.

Назва	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011
Сторінка	6/6
Дата	01.04.2013
Розмір	0.8 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Фізика > Конспект

1 2 3 4 5 6

Тема 6. Автоматизація виробничих процесів сільськогосподарського виробництва.
1.ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ АВТОМАТИЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА
Основні поняття про системи автоматизації. Залежно від функцій, які виконуються спеціальними автоматичними пристроями, розрізняють наступні основні види автоматизації: автоматичний контроль, автоматичний захист, дистанційне та автоматичне керування, телемеханічне керування.

Автоматичний контроль містить у собі автоматичні сигналізацію, вимір, сортування і збір інформації.

Автоматична сигналізація призначена для оповіщення обслуговуючого персоналу про граничні або аварійні значення яких-небудь фізичних параметрів, місці та характеру порушень ТП. Сигнальними пристроями служать лампи, дзвінки, сирени та інші світлові, звукові пристрої.

Автоматичний вимір служить для виміру і передачі на спеціальні вказівні або прилади, що реєструють значення фізичних величин, які характеризують ТП або роботу машин. Обслуговуючий персонал за показниками приладів судить про якість ТП і режими роботи машин і агрегатів.

Автоматичне сортування призначене для контролю і поділу продукції за розміром, масою, твердістю, в'язкостю та іншим показникам (наприклад, сортування зерна, яєць, фруктів, картоплі і т.п.).

Автоматичний збір інформації необхідний для одержання інформації про хід ТП, якості і кількості продукції, що випускається, та для подальшої обробки, зберігання і видачі інформації обслуговуючому персоналу.

Автоматичний захист являє собою сукупність технічних засобів, які при виникненні ненормальних або аварійних режимів або припиняють контрольований виробничий процес (наприклад, відключають певні ділянки електроустановки при виникненні на них коротких замикань), або автоматично усувають ненормальні режими. Автоматичний захист тісно пов'язаний з автоматичним керуванням і сигналізацією. Він впливає на органи керування і сповіщає обслуговуючий персонал про здійснену операцію.

Автоматичний захист, виконана на основі реле, одержала назву релейної. Її застосовують на електричних станціях, підстанціях, в електричних мережах і різних електроустановках.

Пристрої автоблокування, що входять в автоматичний захист, призначені для запобігання невірних включень і відключень, помилкових дій обслуговуючого персоналу; також вони попереджають про можливі ушкодження та аварії.

Об'єктом керування (ОУ) або керованим об'єктом називають окрему сукупність елементів, у якій технологічні процеси зазнають цілеспрямованим впливам. До такої сукупності відносять поле, теплицю, сховище продукції, трактор, комбайн, рослину, тварину і т.п.

Об'єкт керування і спеціальний керуючий пристрій у цій сукупності утворюють автоматичну систему керування (СУ). Різновидом останньої є автоматична система регулювання, яку використовують для автоматичної підтримки параметрів в об'єкті на заданому рівні або зміни їх за певним законом. Автоматичне регулювання здійснюється керуючим пристроєм, який називають автоматичним регулятором.

Якщо цілеспрямований вплив здійснює людина, то таке керування називають ручним.

Дистанційне керування поєднує в собі методи і технічні засоби керування установками і різними об'єктами на відстані. Імпульси на керування (команди) подаються обслуговуючим персоналом по лініях зв'язку за допомогою відповідних кнопок, ключів і іншої командної апаратури.

Телемеханіка — галузь науки і техніки, що охоплює теорію і технічні засоби автоматичної передачі на відстань команд керування та одержання інформації про стан ОУ. Телемеханічні системи дозволяють об'єднати в один ТП роботу великої кількості машин і установок, розташованих одна від іншої на значній відстані. Залежно від призначення їх прийнято розділяти на системи телесигналізації, телевимірювання та телекерування.

Усі розглянуті поняття та системи автоматизації поєднуються у науково-технічний напрямок, який має назву технічна кібернетика.

Кібернетика — наука про керування складними процесами і системами, що розвиваються, вивчає загальні математичні закони керування об'єктами різної природи. Сфера дії кібернетики надзвичайно велика. Вона охоплює питання керування машинами, виробничими процесами та організованою діяльністю людей, фізіологічними, біохімічними і біофізичними процесами.

Залежно від ступеня автоматизації розрізняють ручне, автоматизоване та автоматичне керування. При ручному керуванні всі функції керування виконує оператор. При автоматизованому керуванні частину функцій виконує людина, а іншу частину — автоматичні пристрої. При автоматичному керуванні всі функції керування виконують автоматичні пристрої. Відповідно до цих понять прийнято розділяти системи керування на автоматизовані та автоматичні.

У сучасній автоматиці системи керування розділяють на автоматизовані системи керування виробництвом (АСКВ) і технологічними процесами (АСК ТП).

АСКВ — це людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір, обробку і зберігання інформації, необхідної для оптимізації керування в різних сферах, головним чином в організаційно-економічній діяльності людини, наприклад керування господарсько-плановою діяльністю галузі, підприємством, комплексом, територіальним регіоном, тобто керування системою сільськогосподарських підрозділів.

Автоматизована СК ТП — це теж людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір, зберігання та обробку інформації про хід виконання ТП, а також видачу керуючих впливів на ТП відповідно до прийнятого критерію керування. Звичайно АСК ТП охоплює окремі цехи, ферми, сховища, господарства в цілому. АСК ТП допомагає диспетчерові і керівникові підприємства оперативно знаходити рішення по оптимальному керуванню виробничим процесом, опираючись на показники окремих технологічних операцій.

Автоматична СК ТП являє собою сукупність автоматичних керуючих пристроїв і ОУ, взаємодіючих без особистої участі людини.

За ступенем автоматичного керування виробничими ТП розрізняють часткову, комплексну і повну автоматизацію.

Часткова автоматизація поширюється тільки на окремі виробничі операції або установки. Вона не звільняє людину від участі у виробничому процесі, але суттєво полегшує працю.

Комплексна автоматизація ТП означає автоматичне виконання всього комплексу операцій і установок по обробці матеріалів і їх транспортуванню. У цьому випадку функції людини зводяться до спостереження за виконанням процесу, його аналізу і зміні режиму роботи автоматичних пристроїв з метою досягнення найкращих техніко-економічних показників.

Повна автоматизація на відміну від комплексної покладає виконання функцій вибору та узгодження режимів роботи окремих машин і агрегатів ( як при нормальному режимі, так і в аварійних ситуаціях) не на людину, а на спеціальні автоматичні пристрої. У цьому випадку всі основні й допоміжні установки здатні працювати в автоматичному режимі протягом тривалого періоду без особистої участі людини. За обслуговуючим персоналом залишаються функції періодичного огляду, профілактичного ремонту та перебудови всієї системи на нові режими роботи.

Досвід автоматизації промисловості показує, що при частковій автоматизації витрати на засоби автоматики становлять від 1 до 10 % капітальних вкладень на установку в цілому, при комплексній — від 10 до 25 % і при повній — більше 25 %. У сільському господарстві на засоби автоматики та метрологічні прилади витрачається менше 7 %, хоча в теплицях вони становлять 15...40 % загальної вартості технологічного устаткування.
Характеристика та класифікація автоматичних систем керування. Метою керування ТП може бути: стабілізація деякої фізичної величини, зміна її по заданій програмі або, у більш складних випадках, оптимізація деякого узагальнюючого критерію: найбільша продуктивність процесу, найменша собівартість продукту і т.д.

Рис. 1.1. Структурні схеми систем ручного (а) і автоматичного (б) керування:

1 — об'єкт керування; 2 — вимірювальний прилад; 3 — оператор; 4 — регулювальний орган; 5 — керуючий елемент; 6 — задатчик; 7 — виконавчий механізм.

У найпростішому випадку (рис. 1.1, а) керування ТП здійснюється оператором 3, який на підставі свого досвіду та орієнтуючись за показниками контрольно-вимірювальних приладів 2 оцінює хід процесу за вихідних параметрами Y(t) і вживає заходів впливу X(t) з метою усунення впливу зовнішніх збурювань Х_В (t), що діють на об'єкт керування 1. Природно, результати ТП у цьому випадку залежать від кваліфікації і сумлінності оператора.

Структурні схеми автоматичних СК представляють у вигляді ланцюжка елементів, кожний з яких підданий дії одного або декількох вхідних впливів, у результаті чого змінюються вихідні параметри цього елемента.

Структурні схеми автоматичних СК (мал. 1.1, б) у найпростішому випадку містять у собі два елементи: об'єкт 1 керування (разом з регулючим органом 4) і керуючий пристрій (КП). У схему КП входять вимірювальний перетворювач (датчик) 2, що вимірює регульовану величину та перетворює її в певний сигнал певної фізичної природи (електричну, механічну та ін.); задатчик 6; керуючий елемент 5, що підсилює і перетворює відхилення керованої величини Y(t) від заданого значення Y₀ відповідно до закладеного в нього алгоритму; виконавчий механізм 7, який виконує команду керуючого елемента 5 при зміні положення регулювального органа 4, який здійснює керування витратою речовини або енергії в ОК.

На вхід керуючого елемента (регулятора) 5 подається сигнал, за значенням рівний різниці (t) поточного значення керованої величини Y(t) і її заданого значення Y₀. Керована величина Y(t) перебуває під дією одного або декількох впливів, які обурюють Х_В(t), частина яких може контролюватися.

Класифікація автоматичних СК можлива за різними ознаками, наприклад так, як це показано на рис. 1.2. Автоматичні СУ діляться на замкнені і розімкнені.

Замкнені системи використовують поточну інформацію про вихідні величини, визначають відхилення (t) керованої величини Y(t) від її заданого значення Y₀ і ухвалюють дії до зменшення або повного виключення (t). Найпростішим прикладом замкненої системи, називаною системою регулювання по відхиленню, служить показана на рис. 1.3, а система стабілізації рівня води в баку. Система складається з вимірювального перетворювача (датчика) 2 рівня, пристрою 1 керування (регулятора) і виконавчого механізму 3, який управляє положенням регулювального органа (клапана) 5.

Ознака замкненої системи, що діє на відхилення регульованої величини, — зворотний зв'язок з виходу ОК на його вхід. Замкнені системи цього типу компенсують будь-які збурювання, оскільки регулятор контролює тільки відхилення регульованої величини незалежно від причини. Вони не можуть забезпечити рівність вихідної величини Y(t) заданому значенню Y₀ протягом усього часу t керування, тому що їхній принцип роботи пов'язаний з наявністю відхилення (t)=Y(t) - Y₀.

Розімкнені автоматичні СК підрозділяють на системи із твердою програмою і з керуванням по збурюванню. Приклад систем першого типу — система автоматичного пуску та зупинки комплексу машин, що входять у технологічну лінію, у якій повинна витримуватися певна послідовність (програма) роботи окремих механізмів, при цьому ЗЗ із виходу об'єкта на його вхід відсутній.

У розімкнених автоматичних СК, що діють по збурюванню, керування здійснюється на підставі інформації про вхідні (збурюючі) впливи. У показаній на рис. 1.3, б системі таким збурюванням є зміна тиску води в трубопроводі, що подає.

Рис. 1.3. Функціональні схеми автоматичних СУ з керуванням по відхиленню (а), по збурюванню (б) і комбіновані (в):

1 — регулятор; 2 і 4 — вимірювальні перетворювачі рівня і тиску води; 3 — виконавчий механізм; 5 — регулювальний орган.

У реальних системах можлива компенсація одного або декількох збурювань, що піддаються виміру. Якщо таких збурювань небагато, то для компенсації кожного з них необхідний свій контур регулювання. При цьому завжди залишиться частина збурювань, у тому числі випадкових і неконтрольованих, які можуть викликати відхилення регульованої величини Y(t) від заданої Y₀.

Вихід із цього — комбінація обох принципів керування (по збурюванню та відхиленню). Таку систему називають комбінованою (рис. 1.3, в), і її перевага в порівнянні із системою, що діє по відхиленню, у кращій стабілізації регульованої величини.

Стабілізуючі системи підтримують керовану величину на заданому рівні, програмні — змінюють керовану величину по заданій програмі та системи, що стежать — забезпечують вимір керованої величини в певному співвідношенні до впливу, який задається.

За методом керування автоматичні СК підрозділяться на адаптивні та непристосні до змін умов роботи ОК.

Адаптивні автоматичні СК цілеспрямовано змінюють алгоритми керування або параметри керуючих впливів для досягнення найкращого керування об'єктом. Оскільки в процесі роботи таких систем відбувається зміна їх алгоритмів і (або) структури, то їх називають також самонастроювальними. Окремий випадок систем, що пристосовуються, — екстремальні, завдання яких — автоматичний пошук максимуму або мінімуму керованої величини.

Наступна ознака класифікації пов'язана з результатом роботи системи у стані, що встановився. Відповідно до нього автоматичні СК діляться на статичні та астатичні.

У статичних системах по закінченню перехідного процесу існує різниця між заданим значеннями керованої величини та тими, що установилися, яку ы називають статичною похибкою. Статична похибка ΔY_ст — неодмінна ознака таких систем, причому її величина залежить як від величини збурювання, так і від параметрів регулятора.

В астатичних системах керована величина по закінченню перехідного процесу дорівнює заданому значенню.

По характеру зміни керуючих впливів у часі автоматичні СК ділять на безперервні і переривчасті, або дискретні.

У безперервних системах керована величина і керуючий вплив — безперервні функції часу.

Дискретні автоматичні СК підрозділяють на релейні, імпульсні і цифрові.

У релейних (позиційних) системах один з елементів, звичайно це керуючий пристрій (КП), має суттєво нелінійну (релейну) характеристику, відповідно до якої керуючий вплив змінюється стрибкоподібно при певному значенні керованої величини.

Імпульсні автоматичні СК мають у своєму складі ланку, що перетворює керовану величину в дискретну імпульсну. При цьому керованій величині пропорційна амплітуда або тривалість імпульсів.

У цифрових системах формування керуючих впливів здійснюється цифровими обчислювальними пристроями, які оперують не з безперервними сигналами, а з дискретними числовими послідовностями.

Наступна ознака класифікації — число керованих величин. Відповідно до цієї ознаки автоматичні СК ділять на одномірні і багатомірні. Одномірні мають по одній вхідній і вихідній величині, а багатомірні — декілька.

По виду диференціального рівняння автоматичні СК підрозділяють на лінійні та нелінійні. До лінійних відносять системи, поведінка яких описується лінійними диференціальними рівняннями. Оскільки систем, які б абсолютно точно описували лінійні диференціальні рівняння, практично не існує, тому відносять також лінеаризовані системи, які описуються лінійними диференціальними рівняннями приблизно, при деяких допущеннях і обмеженнях. До нелінійних відносять системи, поведінка яких описується нелінійними диференціальними рівняннями, причому в системі досить мати всього один нелінійний елемент, щоб уся вона стала нелінійною.
Характеристика технологічних процесів. Сучасне сільськогосподарське виробництво — це об'єднання в комплекс складних біотехнічних систем.

Розглянемо умови функціонування такої системи на базі однієї з галузей сільськогосподарського виробництва — тваринництва. При всій різноманітності технологічних процесів у тваринництві їх можна звести до порівняно невеликого числа видів одиничних операцій:

біологічні, тобто, що відбуваються в організмі тварини;
перетворення (готування корму, переробка гною);
теплові;
механічні (переміщення матеріальних потоків, обертання робочих органів).

Сукупність одиничних операцій утворює конкретні технологічні процеси, наприклад готування і роздачі кормів, збирання та утилізація гною, одержання й переробки продукції і т.д.

У загальному випадку технологічний процес реалізується за допомогою технологічних операцій, які виконуються паралельно, послідовно або комбіновано, коли початок наступної операції зрушене стосовно початку попередньої.

Технологічні процеси сільськогосподарського виробництва мають особливості.

1. Потоковість. Потоки рівні по закономірностях і структурі (матеріали, енергія, біологічні об'єкти і т.д.), але в них є загальне: можливість комутирувати, накопичувати, міняти інтенсивність потоку.

2. Циклічність. Технологічний процес має добовий або річний цикл.

3. Єдність мети керування. Технологічний процес є єдине ціле, і порушення в одній ланці порушує весь цикл. Втрата продукції в результаті порушення ходу ТП, як правило, не може бути компенсована.

4. Різноманітність частин ТП. Технологічний процес поєднує значне число потокових ліній (на тваринницькому комплексі 6...10). Звідси великий обсяг інформації і складність виробітку оптимального алгоритму керування.

5. Погана підготовленість до автоматизації. Викликана тяжкими умовами роботи, значної відстанню між об'єктами, низькою кваліфікацією обслуговуючого персоналу. Ці особливості загальні для широкого кола ТП, що уможливлює розробку систем керування, призначених для великого числа однотипних ТП.

Розв'язок по керуванню ТП ухвалюють із урахуванням розпорядку дня, режимів роботи, організаційних особливостей ТП.

Технологічний процес характеризують групою якісних і чисельних показників, на які впливають, що обурюють, а також керуючі впливи.

Збурювання, що впливають на хід технологічного процесу, можуть контролюватися, а можуть мати випадковий і неконтрольований характер (поломки устаткування, захворювання тварин).
Тема 7. Основи електробезпеки під час експлуатації електроустановок.
Заземлення та занулення у електроустановках. Електроустановки у сільськогосподарському виробництві працюють у досить несприятливих умовах (атмосферний вплив, значний вміст агресивних газів, пари, пилу, підвищена вологість, вібрації тощо), які негативно впливають на стан ізоляції. У таких умовах зростає вірогідність появи на корпусах машин, трансформаторів, генераторів та інших електричних апаратів та приладів потенціалу, що являє собою велику небезпеку для обслуговуючого персоналу. Для забезпечення безпеки людей та тварин необхідно виконувати заземлюючі пристрої, до яких слід надійно підключати металеві частини електроустановок та корпуси електрообладнання, що можуть опинитись під напругою у випадку порушення ізоляції.

Захисне заземлення – надійний засіб зниження потенціалу на корпусах та металевих неструмопровідних частинах до безпечного значення. Робоче заземлення – це заземлення нейтралів генераторів, трансформаторів, фази при використанні землі в якості робочого проводу і т.п. Заземлення блискавкозахисту служить для відводу у землю струму блискавки від розрядників та блискавковідводів. Заземлювачем називають металевий провідник (стержень, шина і т.п.), електрично з’єднуючий деталь електроустановки, що заземлюється, з землею. Заземлюючий пристрій (контур) складається з ряду заземлювачів, електрично поєднаних між собою металевою смужкою, дротом, стрічкою і т.п. Напругою доторкання називають напругу між двома точками тіла людини, однією з яких вона доторкається до частини електроустановки, що знаходиться під напругою, а іншою – до землі.

Зануленням називають навмисне електричне з’єднання металевих частин, що нормально не знаходяться під напругою, з глухозаземленою нейтраллю джерела живлення шляхом нульових захисних провідників. Це не потребує передбачати допоміжне заземлення занулених елементів електроустановок. А нульовий дріт може мати повторні заземлення. Будь-яке замикання струмоведучих частин на занулені частини перетворюється таким чином у однофазне коротке замикання, що призводить до відключення аварійної дільниці мережі.

1 2 3 4 5 6

Схожі:

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ до лабораторних робіт з дисципліни «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ... Т, вказані основні теоретичні положення до кожної з практичної роботи містять основні матеріали з питань вибору, розрахунку та застосування...	Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ Економіка підприємства ” для студентів... ВСТУП	10 Фіксований сільськогосподарський податок Платниками фіксованого... Платниками фіксованого сільськогосподарського податку можуть бути сільськогосподарські товаровиробники, у яких частка сільськогосподарського...
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...	РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА з дисципліни ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ... Робоча навчальна програма з дисципліни «Проблемні питання застосування трудового законодавства» / Укладачі: доцент кафедри трудового...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «Маркетинг інформаційних продуктів та послуг» Зростання інформаційних потреб суспільства, спрямованих на отримання повної, достовірної та своєчасної інформації, створює передумови...	Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”... Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки Тема: Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання