Тематический план

Номер и наименование модуля	Нагрузка на модуль, ч	Лекции, ч	Лабораторные работы, ч	УСРС, ч
М-1 Теоретические основы автоматики, технические средства автоматики	34	16	18	6
М–2 Автоматизация технологических процессов	34	18	16	8

Модуль 1 Теоретические основы автоматики,

технические средства автоматики

В результате изучения модуля студент должен знать:

– состояние, уровень и перспективы развития средств автоматики сельскохозяйственной техники;

– устройство, принцип работы, основные характеристики и принципы выбора средств автоматики;

– устройство и принцип действия автоматических систем контроля, регулирования и управления основными технологическими процессами сельскохозяйственного производства;

уметь:

– квалифицированно составить задание на разработку автоматической системы;

– обосновать закон управления и выбрать тип автоматического регулятора;

– осуществлять технические решения автоматизации основных типов сельскохозяйственной техники.

Научно-теоретическое содержание модуля Словарь основных понятий

Автоматизация – область науки и техники, связанная с применением технических средств, математических методов, систем контроля и управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, продуктов или информации.

Автоматизация технологических процессов (АТП) – этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам.

Автоматизированные системы управления производством (САУ) – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации и управления в различных сферах, главным образом в организационно-экономической деятельности человека, например, управление хозяйственно-плановой деятельностью отрасли, предприятия, комплекса, территориального региона.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами – человеко-машинная система, предназначенная для контроля режимов работы, сбора и обработки информации о протекании технологических процессов локальных производств.

Возмущающее воздействие – образовавшиеся в результате естественного функционирования технологического процесса однородные потоки вещества или энергии, непосредственно влияющие на состояние управляемой величины.

Инженер по автоматизации – специалист, обладающий компетентностью в области проектирования и эксплуатации современных систем автоматизации технологических процессов и производств.

Информационные параметры – физические величины, представляющие собой определенное пространственное распределение последовательных серий импульсов на одной или нескольких параллельных линиях, распределение точек изображения на плоскости и т. д.

Объект автоматизации – устройство или совокупность устройств (и биологических объектов), которые непосредственно осуществляют технологический процесс, нуждающийся в оказании специально организованных воздействий извне для выполнения его алгоритма.

Производственный процесс – совокупность технологических процессов, направленных на создание конечного продукта.

Система автоматизированного управления – комплекс устройств, обеспечивающих изменение ряда координат объекта управления с целью установления желаемого режима работы объекта.

Система автоматического регулирования – совокупность регулятора и объекта управления.

Схема автоматизации – основной технический документ, определяющий функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Лекция 1. ПОНЯТИЕ ОБ АВТОМАТИЧЕСКОМ

РЕГУЛИРОВАНИИ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

План лекции

1. Краткий исторический очерк развития автоматики.

2. Основные понятия автоматики.

3. Схемы автоматики.

4. Обратные связи. Назначение и классификация.

1. Краткий исторический очерк развития автоматики

Автоматизация технологических процессов – этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами (ТП) и передачей этих функций автоматическим устройствам. При автоматизации ТП получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации выполняются автоматически при помощи специальных технических средств и систем управления.

Первые автоматические устройства появились в глубокой древности и остались лишь как эпизоды в истории развития техники. Развитие автоматических устройств началось на рубеже XIII–XIX вв. в эпоху промышленного переворота. Первыми промышленными системами автоматического регулирования этого периода являются поплавковый регулятор уровня воды в котле паровой машины, построенной И. И. Ползуновым в 1765 г., и центробежный регулятор скорости паровой машины Дж. Уатта (1784 г.). Во второй половине XIX в. появились первые теоретические работы по автоматике: работа Д. К. Максвелла «О регуляторах» (1866 г.), работа И. А. Вышнеградского «Об общей теории регуляторов» (1876 г.) и «О регуляторах прямого действия» (1877 г.). В этот период автоматика рассматривалась в рамках прикладной механики. И. А. Вышнеградский впервые обратил внимание на то, что объект и автоматическое устройство необходимо рассматривать как единую динамическую систему. Автоматика как наука сложилась к 40-м гг. XX в. Большой вклад в развитие автоматики внесли ученые А. В. Михайлов, И. Н. Вознесенский, А. А. Воронов, В. С. Кулебакин, Б. И. Петров, А. А. Красовский, Е. П. Попов, А. А. Фельдбаум, Г. В. Щипанов и многие другие. Внедрение средств автоматизации стало возможным только после осуществления комплексной механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. Реформирование сельского хозяйства на частную собственность и фермерские хозяйства придает особую роль и значение автоматизации ТП, позволяет выполнять отдельные операции в хозяйстве без непосредственного участия хозяина. Зарубежный опыт фермеров подтвердил, что при индивидуальном ведении хозяйства весьма важно использование принципиально новых САУ с применением управляющих микроЭВМ.

При автоматизации сельскохозяйственного производства не всегда применим опыт, приобретенный при решении аналогичных вопросов в промышленности. Объясняется это некоторыми особенностями сельского хозяйства, основные среди которых заключаются в следующем.

Во-первых, характер производства на селе – цикличный, связанный с естественными биологическими периодами функционирования и развития животных, птицы, растений. Следовательно, и основные ТП прерывисты и перестроить их в непрерывные не всегда удается. А между тем известно, что производства, непрерывные во времени, автоматизировать легче.

Во-вторых, поскольку основные ТП сельскохозяйственного производства тесно связаны с биологическими, то прервать их даже временно нельзя, так как сбои с естественного ритма приводят не только к недополучению продукции, но и порче живых объектов (животных, птицы, растений), снижению их продуктивности, а иногда и гибели.

В-третьих, как правило, нельзя увеличить выход продукции, уменьшив время и число циклов ТП. Этого можно добиться главным образом за счет улучшения культуры сельскохозяйственного производства.