Автоматика

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...…...5

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ….7

1.1 Классификация автоматических систем………………………………………...15

1.ДАТЧИКИ………………………….……………………………………..…30

1.1Общие сведения………………………………..…………………………..…30

1.2Датчики сопротивления………………..……………………………..…...32

1.3Индуктивные датчики…………………….…………………………….....36

1.4Трансформаторные датчики…………………..…………………………...37

1.5Емкостные датчики……………………………………………………..…..39

1.6Фотоэлектрические датчики………………………..……………….…..…40

1.7Датчики температуры……………..………………………………..……..43

1.8Датчики уровня……………………………..……………………………..48

1.9Датчики угловой скорости……………………………..……………….....50

1.10Датчики давления………………………..………………………………....52

1.11Датчики расхода…………………………..………………………………..54

1.12Датчики влажности………………………..…………………………..…...55

1.13Электронные и ионизационные датчики…………………………..…...…57

1.14УСИЛИТЕЛЬНЫЕУСТРОЙСТВА……………………………………….5

91.15Гидравлические усилители………………………………..……………..…..59

1.15Электрические усилители…………………………………...…….………65

2.ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ……………………...….……………71

2.1Гидравлические исполнительные элементы………………………..…...71

2.2Электрические исполнительные элементы…………………………..…….72

3.АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ….81

2.3Автоматизация навесного плуга…………………………………………....81

2.4Регулирование глубины пахоты навесными плугами……………………83

2.5Обработка почвы в садах и виноградниках………………………………..86

2.6Автоматическое устройство управления пропашным культиватором….91

3.АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

3

ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ………………………….……….………………….…..95

3.1Системы автоматического контроля………………………………………..95

4.АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОСЕВНЫХ АГРЕГАТОВ……………………101

4.1Системы косвенного контроля…………………………………………….101

4.2Системы прямого контроля……………………………………………….108

4.3Сигнализаторы уровня семян……………………………………………..118

5.АВТОМАТИЗАЦИЯ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР…………….123

5.1Механизмы направления движения уборочной машины…….………….126

5.2Принципиальные и элементные схемы автоматического

регулирования подачи…………………………..…………………………………....128

5.3Автоматический регулятор загрузки молотилки…………………...…135

5.4Указатель потерь зерна………………………………………………...…..139

5.5Автоматическая система контроля комбайна РСМ-10 «ДОН-1500 Б»..142

6.АВТОМАТИЗАЦИЯ УБОРКИ КОРНЕПЛОДОВ………………..…...147

6.1Гидравлическое управление ботвоуборочных и некоторых комбайнов..147

6.2Система автоматического контроля и сигнализации УСАК – 6КМ на машине МКК – 6……………………………………………………………....152

6.3Автомат вождения по рядкам на машине МКК – 6……………………154

6.4Гидравлическое управление корнеуборочной машины КС -6………....156

6.5Универсальная система автоматического контроля (УСАК-6Б)……...165

7.АВТОМАТИЗАЦИЯ УБОРКИ КУКУРУЗЫ………………….……...167

7.1Автоматическое регулирование высоты среза при уборке кукурузы комбайном………………………………………………………………...…...167

7.2Система автоматического контроля прицепного кукурузоуборочного комбайна…………………………………………………………………….....170

7.3Система сигнализации и электрооборудования комбайна КПК-3……...173

8. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СУШКИ И

ВЕНТИЛИРОВАНИЯ……………………………………………………….178

8.1Устройства для контроля параметров сушки………………………….....178

4

8.2Определение основных показателей конвективной сушки. Общая схема процесса сушки…………………………………………………………………..182

8.3Контроль и регулирование режимов сушки и вентилирования………185

9. АВТОМАТИЗАЦИЯ НЕКОТОРЫХ СТАЦИОНАРНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ………………………….....188

9.1Автоматизация процессов при беспочвенном выращивании овощей….188

9.2Автоматическое регулирование температуры и влажности в парниках с электрическим обогревом. Кондиционирование воздуха при различных производственных процессах……………………………………………......191

9.3Автоматическое управление температурой в парнике с почвенно-

воздушным обогревом………………………………………………………..194

9.4Технологические основы автоматизации полива и

подкормки растений………………………………………………………….197

10. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В

ЖИВОТНОВОДСТВЕ И ПТИЦЕВОДСТВЕ…………………………….201

10.1Автоматизация водоснабжения на животноводческих фермах……........201

10.2Автоматизация переработки кормов, кормление животных ……........210

10.3Автоматизация механизированных процессов при доении коров и первичной обработке молока ………………………………………………..223

10.4Автоматизация уборки навоза основные технологии навозоуборки…...226

10.5Автоматизация работ в птицеводстве……………..…………………….229

11.АВТОМАТИЗАЦИЯ КОМБИКОРМОВОГО РОИЗВОДСТВА…...239

11.1 Описание технологического процесса и технологической линии

производства комбикормов…………………………………………………..240

14.2Автоматизация процессов приготовления кормовых смесей………..…246

14.3Функциональная схема автоматизации…………………………….......258

12.АВТОМАТИЗАЦИЯ ФРУКТО И ЗЕРНОХРАНИЛИЩ…………….267

12.1Автоматизация фруктохранилищ…………………………………………267

12.2Микропроцессорная система управления микроклиматом теплиц «Среда»..272

12.3Автоматизация зернохранилищ…………………………………………...274

5

ЛИТЕРАТУРА...……………..……………………………………………...276

6

Выполнены работы по автоматизации технологических процессов:

регулированию загрузки рабочих органов зерноуборочного, комбайна обработки приствольных полос в садах и другие.

Выпускникам высших и средних учебных заведений предстоит решать проблемы научно-технического, организационно-технологического и социально-экономического характера. Они должны хорошо знать технологию производства, его организацию, экономику и планирование, разбираться в механических, электрических, гидравлических и пневматических устройствах автоматики, уметь читать принципиальные схемы и владеть навыками правильной эксплуатации автоматических систем.

При изложении материала по автоматизации технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, авторы исходили из необходимости изучения средств автоматизации в их последовательном развитии, в

необходимости показать возможности решения поставленных задач различными способами и вариантами.

8

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Если какой-либо объект (машина, агрегат или установка) при действии а него внешней среды (возмущающих воздействий) сам по себе обеспечивает правильное выполнение технологического процесса, то такой объект не нуждается в специальном регулировании. Например, при изменении высоты подачи воды (возмущающего воздействия) производительность поршневого насоса остается неизменной (при постоянном числе качаний и при постоянной величине хода поршня). Никакого регулирования для поддержания его производительности не требуется.

При возрастании нагрузки (возмущающее воздействие), крутящий момент, развиваемый синхронным двигателем, возрастает (в силу свойств двигателя), обеспечивая необходимую скорость вращения. Синхронный электродвигатель также не нуждается в специальных устройствах для того,

чтобы поддерживать свою скорость вращения при неизменной частоте тока.

Однако таких объектов, не требующих регулирования для нормальной работы, немного. Многие машины, агрегаты и установки не могут поддерживать заданный им режим и требуют регулирования, т. е. специального воздействия. Раньше, когда машины и агрегаты были тихоходными и процессы изменялись медленно, функции регулирования выполнял человек. Теперь,

когда машины стали быстроходными и процессы в агрегатах изменяются с большей скоростью, человек уже не в состоянии обеспечить необходимой скорости действия. Поэтому для поддержания заданного уровня регулируемого параметра или для его изменения по заданному закону разработаны специальные автоматические устройства.

Таким образом, объектом управления или регулирования называют тот объект, который подлежит управлению или регулированию. Это может быть машина, агрегат или установка.

9

Управляемый объект - это совокупность средств, осуществляющих технологический процесс. В последнее время под объектом управления понимают и биологические объекты (клетка, растение, отдельные органы,

животное, человек) и социальные объекты (завод, фабрика, совхоз).

Автоматическое управление - это управление, осуществляемое при помощи специальной аппаратуры, без непосредственного участия человека.

Автоматическим управляющим устройством называют такое устройство, которое осуществляет воздействие на объект, соответствующее заданному закону (алгоритму управления).

В безбашенной автоматической водокачке автоматическим управляющим устройством являются реле давления, установленное на напорном баке, и магнитный пускатель, которые осуществляют пуск и остановку электродвигателя. При повышении давления в напорном баке реле давления размыкает цепь втягивающей катушки магнитного пускателя,

который, в свою очередь, отключает электродвигатель от сети. При достижении нижнего давления реле давления включает магнитный пускатель и электродвигатель начинает вращать насос, который накачивает воду в напорный бак.

Системой автоматического управления (САУ) называется совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой и обеспечивающих выполнение заданного закона управления.

Если в объекте необходимо поддерживать значение одного или нескольких параметров в заданных пределах или обеспечивать изменение этих параметров в соответствии с определенными законами, его называют объектом регулирования, а подлежащий регулированию параметр - регулируемым.

10

Автоматическим регулятором называют устройство, обеспечивающее автоматическое выполнение предписанного закона регулирования без участия человека.

Система автоматического регулирования (САР) - совокупность объекта регулирования и автоматического регулятора, взаимодействующих между собой и обеспечивающих выполнение заданного закона регулирования.

Топливный насос

Рисунок 1.1 - Автоматический регулятор скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания астатического типа с гидравлическим

золотником и сервомотором.

В качестве примера автоматического регулятора можно привести автоматический регулятор скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания (рис.1.1).

Центробежный регулятор связан с валом двигателя. Если нагрузка

(возмущающее воздействие) на валу двигателя возросла, скорость его вращения

11

снижается. Следовательно, центробежный регулятор будет вращаться медленнее. В результате этого регулятор, действуя на топливный насос через золотник и масляный сервомотор, увеличит подачу топлива регулирующее воздействие) в двигатель, и скорость вращения его вала возрастет.

Регулирование прекратится, когда скорость вращения вала двигателя вернется к первоначальному значению. Следовательно, данный регулятор обеспечит поддержание скорости вращения вала двигателя в заданных пределах.

Правильное протекание технологического процесса характеризуется выполнением некоторых условий, приводящих к выполнению поставленной перед ним цели. Для характеристики этих условий введено понятие «алгоритм функционирования».

Алгоритмом функционирования называется совокупность предписаний,

ведущих к правильному выполнению технологического процесса.

Для двигателя внутреннего сгорания с центробежным регулятором скорости вращения вала правильное . протекание технического процесса будет происходить при поддержании определенной скорости его вращения, алгоритмом функционирования для этой системы является требуемая зависимость скорости вращения вала двигателя от его нагрузки.

Алгоритм функционирования может быть выражен словами,

формулами, таблицами или графиками. Если скорость вращения вала двигателя должна, например, оставаться неизменной при любой нагрузке, этот алгоритм может быть записан следующим образом:

п = const.

Графически алгоритм функционирования для данного случая изображен на рисунке 1.2.

12