Автоматичного керування

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

1. Як розрізняють основні види автоматизації залежно від функцій, виконуваних спеціальними автоматичними пристроями?

4. Чим відрізняється автоматичне та автоматизоване керування?

5. За допомогою чого виконуються функції керування при ручному, автоматизованому та автоматичному керуванні?

6. Як здійснюється часткова, комплексна та повна автоматизація?

1. Що містить у собі автоматичний контроль?

A. Автоматичний вимір, сортування і збір інформації

B. Автоматичний контроль, автоматичний захист, автоматичне і дистанційне керування

C. Автоматичну сигналізацію, вимір, сортування і збір інформації.

2. Для чого призначена автоматична сигналізація?

A. Для повідомлення обслуговуючого персоналу про граничні чи аварійні значення яких-небудь фізичних параметрів, про місце і характер порушень технологічного процесу

B. Дозволяє вимірювати і передавати на спеціальні вказівні прилади значення, що реєструються, чи фізичні величин, що характеризують технологічний процес.

C. Для одержання інформації про хід технологічного процесу, про якість і кількість продукції, що випускається, і для подальшої обробки.

3. Для чого використовується автоматичний вимір?

A. Для оповіщення обслуговуючого персоналу про граничні чи аварійні значення яких-небудь фізичних параметрів.

B. Дозволяє вимірювати і передавати на спеціальні вказівні прилади значення, що реєструються, чи фізичні величин, що характеризують технологічний процес чи роботу машин

C. Для одержання інформації про хід технологічного процесу і видачі інформації обслуговуючому персоналу.

4. Для чого призначене автоматичне сортування?

A. Дозволяє вимірювати і передавати на спеціальні вказівні прилади значення, що реєструються.

B. Здійснює контроль і поділ продукції за розміром, вагою, твердістю, в’язкістю й іншими показниками.

C. Для оповіщення обслуговуючого персоналу про граничні чи аварійні значення будь-яких фізичних параметрів.

5. Для чого призначений автоматичний збір інформації?

A. Для одержання інформації про хід технологічного процесу, про якість і кількість продукції, що випускається, і для подальшої обробки, збереження і видачі інформації обслуговуючому персоналу.

B. Здійснює контроль і поділ продукції за розміром, вагою, твердістю, в’язкістю й іншими показникам.

C. Дозволяє вимірювати і передавати на спеціальні вказівні прилади значення, що характеризують технологічний процес чи роботу машин.

A. Наука про цілеспрямоване керування складними системами, що розвиваються.

B. Область науки і техніки, що охоплює теорію і технічні засоби автоматичної передачі на відстань команд керування й інформації про стан об’єкта.

C. Область науки і техніки, що охоплює теорію і технічні засоби автоматичної передачі на відстань команд керування.

A. Наука про цілеспрямоване керування складними системами, які розвиваються, і процесами, що вивчає загальні математичні закони керування об’єктами різної природи.

B. Наука про цілеспрямоване керування складними системами, що вивчає загальні математичні закони керування об’єктами різної природи.

C. Область науки і техніки, що охоплює теорію і технічні засоби автоматичної передачі на відстань команд керування й інформації про стан об’єкта.

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

Економічна ефективність автоматизації вимірюється ступенем зменшення сукупної праці, затрачуваної на виробництво одиниці продукції. При автоматизації сільськогосподарських виробничих процесів вартість капітальних витрат зазвичай трохи зростає, а експлуатаційні витрати на одиницю продукції істотно скорочуються. Таким чином, ефективність автоматизації характеризується сумарним скороченням витрат на виробництво одиниці продукції.

Якщо автоматизацію будь-якого процесу можна здійснити різними способами, то треба вибрати найефективніший варіант, що забезпечує більш інтенсивне зниження вартості і більш високий ріст продуктивності праці. При цьому дуже важливо за базовий варіант прийняти найбільш передовий і досконалий спосіб механізованого виробництва, що застосовується у вітчизняній чи закордонній практиці, оскільки при порівнянні з менш досконалим способом виробництва можна одержати в розрахунках завищену економію засобів. Фактично цей же рівень може бути досягнутий за рахунок більш прогресивної технології машинного способу виробництва без залучення автоматизації.

На техніко-економічні показники істотно впливають правильно сформульовані технічні вимоги на автоматизацію технологічного процесу. Наприклад, підвищені вимоги до точності роботи процесу, що автоматизується, приводять до ускладнення пристроїв автоматики і до істотного збільшення капітальних і експлуатаційний витрат.

У результаті техніко-економічних, соціально-економічних і якісних порівнянь автоматизованого і неавтоматизованого способів виробництва визначаються основні показники ефективності автоматизації: капітальні витрати, експлуатаційні річні витрати, рентабельність, термін окупності, приведені витрати й інші.

Капітальні витрати – одна з основних вихідних величин при розрахунках економічної ефективності автоматизації. Ці витрати складаються з вартості К_за засобів автоматики з урахуванням їх доставки, монтажу і налагодження; витрат К_м на модернізацію діючої техніки і технології, викликану автоматизацією; вартості К_б будівництва і реконструкції будинків у зв’язку з впровадженням автоматизації; залишкової вартості К_зал основних засобів, що підлягають ліквідації при впровадженні пристроїв автоматики, за винятком вартості К_р, отриманої від реалізації частини ліквідованих основних засобів, тобто

При визначенні капітальних витрат на автоматизацію варто враховувати лише ті додаткові витрати на будівлі, устаткування і перебудову технології, що викликані тільки впровадженням засобів автоматизації.

Річні експлуатаційні витрати виробництва складаються в основному з амортизаційних відрахувань В_а, відрахувань В_пр на поточний ремонт, витрат В_з на зарплату обслуговуючого персоналу, вартості В_е електроенергії і вартості В_п палива і мастильних матеріалів, куди віднесені і деякі інші річні витрати:

Економія річних експлуатаційних витрат визначається за формулою:

де В_н – річні витрати при неавтоматизованому способі виробництва;

В_а – те ж, при автоматизованому способі виробництва;

П_д– додатковий прибуток за рахунок збільшення якості продукції, зниження втрат тощо.

При автоматизації сільськогосподарського виробництва додатковий прибуток П_д, не врахований у раніше наведених формулах, відіграє істотну роль. У ряді випадків, беручи до уваги цей прибуток, можна застосовувати високонадійні і дорогі автоматизовані засоби, одержуючи при цьому значний економічний ефект.

Термін окупності капітальних витрат на автоматизацію при однаковому річному обсязі виробництва знаходять за формулою:

де К_н і К_а– капітальні витрати відповідно неавтоматизованого й автоматизованого виробництва (К_н < К_а);

В_н і В_а – експлуатаційні річні витрати відповідно неавтоматизованого й автоматизованого виробництва (В_н > В_а).

1. Які основні показники визначаються в результаті техніко-економічних, соціально-економічних і якісних порівнянь автоматизованого і неавтоматизованого способів виробництва?

2. З чого складаються капітальні витрати на автоматизацію?

3. З чого складаються річні експлуатаційні витрати виробництва?

4. Як визначається термін окупності капітальних витрат на автоматизацію?

5. Як визначається економія річних експлуатаційних витрат?

1. Чим виміряється економічна ефективність автоматизації?

B. Ступенем зменшення сукупної праці, що затрачується на виробництво одиниці продукції.

C. Експлуатаційними витратами на одиницю продукції.

2. Які економічні показники змінюються при автоматизації сільськогосподарських виробничих процесів?

A. Вартість капітальних витрат зазвичай трохи скорочується, а експлуатаційні витрати на одиницю продукції істотно зростають.

B. Вартість капітальних витрат зазвичай трохи зростає.

C. Вартість капітальних витрат зазвичай трохи зростає, а експлуатаційні витрати на одиницю продукції істотно скорочуються.

1.2.1. Особливості автоматизації сільськогосподарського виробництва

Автоматизація сільського господарства спирається на багатий досвід промисловості. До методів і засобів автоматизації, які застосовуються у тваринництві і рослинництві, ставляться специфічні вимоги, обумовлені характерними рисами сільськогосподарського виробництва.

На відміну від промисловості в сільському господарстві поряд з технікою використовуються ґрунт і живі організми, машинна технологія тісно переплітається і погоджується з біологічними процесами.

Виробничі процеси в сільському господарстві складні і різноманітні, мають великий обсяг технологічної інформації і тісний взаємозв’язок. Це обумовлює велику різноманітність технологічних процесів, що історично склалися в період використання живої тяглової сили і які знаходяться в стадії незавершеної перебудови на потокове машинне виробництво, а також велике число типів, конструкцій, характеристик і режимів роботи сільськогосподарських машин і установок, багато з яких далеко не завжди пристосовані для застосування на них навіть найпростіших пристроїв автоматики.

Система сільськогосподарських машин має до десяти тисяч найменувань по типах, майже 60% з яких призначені для рільництва і близько 30% – для тваринництва і птахівництва.

Важливою особливістю є розосередженість сільськогосподарської техніки по великих площах і віддаленість її від ремонтної бази, відносно мала потужність установок, тихохідність, низька вартість машин і невисокий рівень кваліфікації обслуговуючого персоналу, а також сезонність їхньої роботи протягом року і нетривале використання протягом доби. Навіть у тваринництві, де операції відбуваються і повторюються щодня за визначеними циклом, загальне число годин роботи машин відносно мале. Отже, засоби автоматики повинні бути дуже різноманітними, відносно дешевими, простими за будовою і надійними в експлуатації.

Основна особливість сільськогосподарського виробництва полягає в нерозривному зв’язку техніки з біологічними об’єктами (тваринами і рослинами), для яких характерна безперервність процесів утворення продукції і циклічність її одержання, неможливість збільшення випуску продукції за рахунок прискорення виробництва. У цих умовах автоматика повинна працювати дуже надійно, тому що такий процес не можна перервати і практично неможливо надолужити упущене шляхом інтенсифікації наступного періоду. Наприклад, автоматика у тваринництві повинна забезпечити циклічність виконання технологічних операцій протягом доби незалежно від погодних умов.

Збурюючі впливи, що діють на об’єкти, мають високий ступінь неоднорідності і випадковості із широкою зміною своїх величин. Багато автоматизованих сільськогосподарських об’єктів мають контрольовані і регульовані параметри, розподілені як по технологічному полю або навіть більшому об’ємі, так і в часі. Наприклад, у нагрівальних установках і сушарках, зерносховищах і овочесховищах, теплицях і тваринницьких приміщеннях необхідно по всьому об’єкту контролювати параметри (температуру, вологість, газовий склад, освітлення та ін.) і керувати ними.

Для таких об’єктів системи автоматики повинні мати оптимальне число первинних перетворювачів і виконавчих органів і в той же час забезпечувати керування параметрами у всіх розосереджених зонах із заданою точністю і надійністю.

Істотна особливість більшості сільськогосподарських установок – їхня робота на відкритому повітрі, де навколишнє середовище непостійне: широкі межі зміни вологості і температури, наявність домішок, пилу, полови, піску в рільництві чи агресивних газів (аміаку, сірководню і вуглекислого газу) у тваринництві, а також наявність значних вібрацій і поштовхів.

Унаслідок перерахованих особливостей і ряду інших причин методи і засоби автоматизації і вимоги до них у сільському господарстві значно відрізняються від промислових.

При розробці пристроїв автоматики сільськогосподарських установок їх необхідно розраховувати на широкі межі зміни параметрів навколишнього середовища. Це дозволить одержати високонадійні засоби, тому що найбільш ефективним заходом боротьби за підвищення надійності пристроїв автоматики є вибір елементів з малою інтенсивністю відмов і різні способи збільшення надійності при проектуванні. Зазначені специфічні особливості в першу чергу впливають на первинні перетворювачі і виконавчі органи автоматики, що встановлюються безпосередньо на машинах, на які впливають всі несприятливі умови навколишнього середовища. Інші вузли автоматики можна розташовувати в окремих приміщеннях чи спеціальних шафах, що виключають несприятливу дію навколишнього середовища.

1.2.2. Технічна база для автоматизації сільськогосподарського виробництва

Планомірна і послідовна інтенсифікація сільського господарства, підвищення його технічної оснащеності, комплексна механізація й електрифікація, досягнення науки і практики і загальні успіхи народного господарства підготували необхідні умови для розвитку автоматизації сільськогосподарського виробництва.

Сільське господарство тісне зв’язано з усіма галузями країни, воно поставляє іншим галузям 66% своєї продукції і споживає близько 60% засобів виробництва, що надходять з галузей, які забезпечують його роботу.

На село надходить усе більше сучасних високопродуктивних машин, що створюються відповідно до єдиної системи машин з комплексної механізації сільськогосподарського виробництва з урахуванням передового вітчизняного і закордонного досвіду. Освоюється випуск моделей нових сільськогосподарських машин і інших технічних засобів, що відрізняються високими техніко-економічними показниками. Особлива увага приділяється випуску устаткування для тваринницьких і птахівничих комплексів.

Нові комплекти машин в основному забезпечать комплексну механізацію й автоматизацію всіх процесів на комплексах з виробництва м’яса птахів, яєць, яловичини і свинини.

На фермах великої рогатої худоби комплексною механізацією охоплено 60% виробничих процесів, у свинарстві – 70%, у птахівництві – більше 85%. Завершується комплексна механізація рільництва, машинно-тракторний парк нараховує величезну кількість тракторів, автомобілів, зернових комбайнів.

Останні досягнення науки і техніки дозволяють поступово переходити від простого машинного сільськогосподарського виробництва до комплексно механізованого й автоматизованого. Оптимізація умов вирощування рослин, утримання і годівлі тварин за допомогою засобів автоматики розширює біологічні можливості збільшення виробництва продукції.

Широке використання засобів автоматики, оперативного керування, математичних методів аналізу з застосуванням електронно-обчислювальних машин закладає науково-технічні основи індустріального сільськогосподарського виробництва.

1.2.3. Основні завдання автоматизації технологічних процесів

Автоматизація сільськогосподарського виробництва має не тільки техніко-економічне, але і велике соціально-політичне значення. Комплексна механізація й автоматизація дозволяє підвищити продуктивність і поліпшити умови праці, збільшити кількість і якість одержуваної продукції, звільнити працівників від важкої фізичної й одноманітної розумової праці, знизити втрати і собівартість продукції, підвищити терміни служби сільськогосподарської техніки.

Для досягнення зазначених цілей необхідно передбачати наступне:

· постійне вдосконалення сільськогосподарських технологічних процесів у напрямку їхнього переводу з періодичних переривчастих у безупинні зі сполученим чи незалежним транспортним рухом;

· наукове узагальнення світового досвіду автоматизації сільського господарства, встановлення оптимального обсягу і черговості автоматизації технологічних процесів, виявлення типових рішень і їхніх аналогів у промисловості з метою розумного використання серійної апаратури автоматики, безупинне удосконалювання методів автоматизації й алгоритмів керування;

· визначення статичних і динамічних характеристик сільськогосподарських об’єктів автоматизації, математичний опис об’єктів керування (моделювання);

· вивчення і встановлення функціональних залежностей між контрольованими параметрами сільськогосподарської продукції і її фізичними властивостями (електричними, оптичними, акустичними, тепловими, механічними тощо) з метою їхнього використання для побудови вимірювальних перетворювачів, специфічних для сільського господарства неелектричних величин;

· розробка нових агрегатів і установок системи машин для сільського господарства з урахуванням вимог і можливостей їхньої автоматизації;

· удосконалювання методів оптимального проектування і розрахунку засобів автоматики з урахуванням розширення їхніх функціональних задач і підвищення апаратної й експлуатаційної надійності.

Майже 50% операцій у сільському господарстві виконується з застосуванням ручної праці. У системі машин для сільського господарства передбачено механізувати й автоматизувати близько 300 операцій, що виконуються вручну.

Істотне скорочення ручної праці забезпечує застосування маніпуляторів і промислових роботів. Маніпулятор – це окремий механізм, що виконує під керуванням оператора дії (маніпуляції), аналогічні діям рук людини. Промисловий робот – це автоматично програмно-керований маніпулятор. Промислові роботи знаменують собою якісно новий ступінь у розвитку автоматизації промислового і сільськогосподарського виробництва, істотно змінюють роль людини у виробничому процесі. Від традиційних автоматичних систем вони відрізняються тим, що здатні виконувати за людину універсальні ручні операції зі складними просторовими переміщеннями.

З упровадженням маніпуляторів і роботів у корені міняється вся організація технологічного процесу, оскільки багато ручних операцій при існуючій технології неможливо автоматизувати традиційними засобами.

Тільки з уведенням роботів у технологічний процес вдається цілком усунути важку і часто небезпечну ручну працю.

1. Які особливості автоматизації в сільському господарстві?

2. Яка основна особливість сільськогосподарського виробництва?

3. Умови для розвитку автоматизації сільськогосподарського виробництва.

4. Що дозволяє комплексна механізація й автоматизація сільськогосподарського виробництва?

5. Які основні завдання автоматизації сільськогосподарського виробництва?

1. Які особливості впливають на первинні перетворювачі і виконавчі органи автоматики?

A. Широкі межі зміни параметрів навколишнього середовища.

C. Широкі межі зміни параметрів навколишнього середовища, мала імовірність відмов.

2. Нові комплекти машин для тваринницьких і птахівничих комплексів забезпечують…

A. Комплексну механізацію й автоматизацію всіх процесів на комплексах з виробництва м’яса птахів, яєць, яловичини і свинини.

B. Комплексну механізацію й автоматизацію всіх процесів на комплексах.

C. Комплексну механізацію з виробництва м’яса птахів, яєць, яловичини і свинини.

1.2.4. Класифікація процесів і об’єктів автоматизації сільськогосподарського виробництва

При розробці систем автоматики за основу беруть виробничий процес, що є сукупністю технологічних процесів, спрямованих на створення кінцевого продукту. Сільськогосподарський виробничий процес розділяють на технологічні процеси, що, у свою чергу, поділяються на робочі операції.

На рисунку 1.1 наведена функціональна схема автоматизованого виробничого процесу, на якій показані місце і взаємозв’язок технологічних процесів, їхніх режимів, операцій з датчиками інформаційних параметрів.

Виробничі процеси поділяють за відмітними ознаками галузевої приналежності, наприклад, процес оброблення і збирання зернових культур, процес післязбиральної обробки зерна, процес збереження овочів, процес відгодівлі тварин і одержання від них продукції.

Технологічний процес – це сукупність прийомів і операції, доцільно спрямованих на переробку матеріалу чи продукту з вихідного стану до необхідного кінцевого стану. Технологічні процеси можуть відбуватися паралельно чи послідовно в часі.

Технологічний процес характеризується режимами функціонування:

· настановчим, зв’язаним з підготовкою машин і об’єктів до виконання їхніх основних функцій;

· робочим, обумовленим взаємодією об’єкта чи машини з матеріалом чи робочим середовищем;

· біологічним (чи фізико-хімічним), зв’язаним із тривалим природним процесом нагромадження усередині об’єкта рослинної чи тваринницької продукції;

· транспортним режимом, що включає переміщення машин, робочих органів, тварин чи матеріалу;

· режимом обслуговування, наприклад, технічним доглядом за машиною, зоотехнічним обслуговуванням тварин і агротехнічним забезпеченням життєдіяльності рослин.

У сільськогосподарському виробництві найбільш специфічними є біологічні режими, для яких характерна безперервність фізіологічних процесів утворення продукції і циклічність її одержання. Такий процес не можна перервати і практично неможливо надолужити упущене шляхом інтенсифікації наступного періоду. Незважаючи на специфічність і різноманітність біологічних режимів, задача автоматизації їх у сільському господарстві залишається незмінною: забезпечити хід фізіологічних процесів таким чином, щоб у найкоротший термін при мінімальних витратах праці одержати найбільшу кількість продукції кращої якості.

Технологічна операція – це визначена сукупність організаційних і технологічних дій, що обумовлюють нормальне протікання всього процесу. Поділ технологічного процесу на технологічні операції дозволяє виявити тривалість операції, черговість її проведення, циклічність, тобто алгоритмувати технологічний процес.

Контроль і керування режимами й операціями здійснюються за інформаційними параметрами, вимірюваними первинними перетворювачами різних датчиків.

Операції виконуються одночасно (паралельно) чи послідовно. Контроль виконання всіх операцій не обов’язковий. Контролюються тільки основні операції і режими, що характеризують у цілому якісно і кількісно виконання виробничого процесу.

Класифікація об’єктів при розширенні робіт з автоматизації сільськогосподарських технологічних процесів і операцій полегшує визначення обсягу і черговості автоматизації, розробку типових рішень в області технології автоматизованого потокового виробництва і створення технічних засобів автоматики. У класифікацію повинні входити не тільки існуючі процеси й об’єкти автоматизації, але і ті, котрі можуть бути запропоновані надалі. Класифікація дозволяє точніше сформулювати вимоги до технічних засобів, вибрати раціональні принципи побудови систем автоматизації сільськогосподарських об’єктів, розробити загальні показники і методи визначення техніко-економічної ефективності автоматизації. Без наукової класифікації сільськогосподарських об’єктів і процесів у них неможливі широкі теоретичні узагальнення, техніко-економічні порівняння і практичні оцінки.

Рис. 1.1. Функціональна схема автоматизованого виробничого процесу

Виходячи з задач проектування систем автоматизації і створення засобів автоматики, сільськогосподарські об’єкти доцільно класифікувати за п’ятьма істотними ознаками: типом технологічних процесів; взаємозв’язком технологічного і транспортного руху; видом технологічного циклу; динамічними властивостями об’єкта і за агрегатним станом оброблюваного матеріалу.

Класифікація за типом технологічних процесів дає можливість розробити загальний підхід до рішення задачі автоматизації всього класу, незважаючи на технологічну специфіку. Доречно підкреслити, що наведений розподіл технологічних процесів на механічні, теплові, електричні, біологічні, хімічні і гідравлічні відображає основне визначальне явище в об’єкті, у якому можуть протікати одночасно й інші процеси, що мають другорядне значення.

За взаємозв’язком технологічного і транспортного рухів об’єкти поділяються на три класи: з несполученим, сполученим і незалежним рухом. В об’єктах з несполученим рухом одні установки призначені тільки для транспортування матеріалу без його обробки, а інші здійснюють його технологічну обробку. Ці об’єкти варто віднести до нижчого класу з погляду економічної ефективності автоматизації. До більш високого класу відносяться об’єкти, у яких транспортний і технологічний рух сполучені і знаходяться в тісному взаємозв’язку: обробка чи переробка матеріалів відбувається під час їхнього транспортування. Для цього класу установок автоматизація дозволяє істотно підвищити їхню продуктивність і забезпечити оптимальний режим роботи.

Об’єкти вищого класу мають незалежний рух. Транспортний рух може бути зроблено ними під час обробки, а технологічний рух –під час транспортування. Автоматизація цього класу об’єктів забезпечує безперервність виробничого процесу і найбільшу продуктивність.

Агрегатний стан оброблюваного матеріалу впливає на вибір виконавчих і первинних перетворювачів систем автоматики. Агрегатний стан матеріалу на вході в об’єкт може відрізнятися докорінно від стану на виході з об’єкта. Цю властивість необхідно враховувати при розробці технічних засобів автоматики сільськогосподарського призначення.

Автоматизації легше піддаються об’єкти з безупинним технологічним циклом і трохи складніше – з періодичними процесами, що особливо не мають самовирівнювання. В об’єктів із самовирівнюванням відхилення між заданим і дійсним значеннями керованого параметра зростає дуже повільно завдяки зміні будь-якого іншого параметра, наприклад, при відмові повітряних калориферів у системі регулювання температури повітря в теплиці температура знижується повільно за рахунок переходу теплоти від ґрунту до повітря. Проміжні ємності так само, як і самовирівнювання, сприяють поліпшенню автоматичного керування процесом.

Для автоматичного керування об’єктом важливо знати його динамічні властивості, що істотно впливають на стійкість і якість регулювання. За динамічними властивостями сільськогосподарські об’єкти автоматизації можна розділити на сім основних типів.

В міру розвитку рівня сільськогосподарського виробництва число технологічних процесів і операцій, а також засобів контролю і керування неухильно росте. Тому необхідно постійно удосконалювати і розширювати класифікацію сільськогосподарських об’єктів з урахуванням особливостей і вимог автоматизації.

Класифікація повинна сприяти виробленню загальних вимог до технічних засобів, вибору раціональних принципів побудови систем і засобів автоматики, розробці загальних показників і методів визначення техніко-економічної ефективності автоматизації.

2. Яке завдання автоматизації у сільському господарстві?

3. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти?

1. Якими режимами функціонування характеризується технологічний процес?

A. Настановчим, біологічним, транспортним, обслуговування.

B. Настановчим, робочим, автоматичним, автоматизованим.

C. Настановчим, робочим, біологічним, транспортним, обслуговування.

2. Якими координатами характеризуються найпростіші об’єкти автоматизації?

B. Декількома вхідними і вихідними координатами, збурення.

A. Визначена сукупність організаційних і технологічних дій, що обумовлюють нормальне протікання всього процесу.

B. Сукупність прийомів і операцій, доцільно спрямованих на переклад матеріалу чи продукту з вихідного стану до необхідного кінцевого стану.

C. Сукупність технологічних процесів, спрямованих на створення кінцевого продукту.

B. Сукупність прийомів і операції, доцільно спрямованих на переклад матеріалу чи продукту з вихідного стану до необхідного кінцевого стану.

C. Сукупність технологічних процесів, спрямованих на створення кінцевого продукту.

5. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти за типом технологічних процесів?

A. Механічні, теплові, електричні, біологічні, хімічні і гідравлічні.

C. Безінерційні, аперіодичні, коливальні, диференціальні, інтегральні, з запізненням.

6. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти за взаємозв’язком технологічного і транспортного руху?

A. Безінерційні, аперіодичні, коливальні, диференціальні, інтегральні, з запізненням

B. З несполученим, сполученим і незалежним рухом

7. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти за видом технологічного циклу?

C. Механічні, теплові, електричні, біологічні, хімічні і гідравлічні

8. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти за динамічними властивостями об’єкта?

A. З несполученим, сполученим і незалежним рухом.

C. Безінерційні, аперіодичні, коливальні, диференціальні, інтегральні, з запізненням.

9. Як класифікують сільськогосподарські об’єкти за агрегатним станом оброблюваного матеріалу?

A. Механічні, теплові, електричні, біологічні, хімічні і гідравлічні.

C. З несполученим, сполученим і незалежним рухом.

1.2.5. Загальні відомості про сільськогосподарські

До технологічних відносяться процеси й об’єкти в структурній системі матеріального виробництва, що мають безпосереднє відношення до утворення (формування), збереження чи переміщення виробленої продукції.

Технологічний об’єкт автоматизації – це сполучення технологічного устаткування (машин, механізмів) і реалізованих на ньому технологічних процесів і операцій. Технологічний процес – це сукупність організованих впливів на предмет виробництва з метою надання йому якихось нових, обумовлених споживчими вимогами властивостей і якостей. Одиничний вплив, що приводить до зміни форми, структури, складу або стану предмета виробництва, називається технологічною операцією, а вплив, що викликає зміну просторового положення предмета виробництва, – транспортною операцією. Технологічні процеси й операції іноді узагальнено називають технологічним рухом, а операції по переміщенню речовини – транспортним рухом.

У сучасному сільськогосподарському виробництві цьому загальному визначенню цілком відповідає технологічний рух, що відноситься до допоміжного і підсобного виробництва. Це процеси кормоприготування, первинної обробки чи переробки продукції, збирання й утилізації екскрементів, видобуток й обробка води, виробництва і розподіли теплового й іншого видів енергії тощо.

Відмінна риса основного сільськогосподарського виробництва полягає в тому, що в утворенні продукції (приросту, приплоду) обов’язково беруть участь різні види сільськогосподарських рослин, продуктивних тварин, птахів. Сільськогосподарські технологічні об’єкти включають, як правило, у свою структуру продуктивні рослини чи тварини разом з виробничими приміщеннями.

Технологія виробництва поєднує набір процесів і операцій, необхідних для одержання завершеного, готового до реалізації продукту, а також визначає загальні принципи, способи і режими здійснення впливів. Так, технологія виробництва молока визначає способи утримання корів (прив’язний чи безприв’язний) і годівлі (гранульованими повноцінними кормами чи вологими мішанками), а також режими годівлі (дво- чи триразове).

Технологія виробництва постійно удосконалюється. Новітня технологія найбільш повно використовує наявний на даний момент науково-технічний потенціал і передовий досвід, забезпечує високу економічну ефективність, кількісні і якісні показники виробництва. Основою для постійного розвитку й удосконалення технології є поглиблення індустріалізації, концентрація і спеціалізація сільськогосподарського виробництва, переклад деяких видів виробництва на промислову основу, розвиток комплексної механізації, електрифікації й автоматизації технологічних процесів.

1.2.6. Технологічні вимоги при розробці систем

При створенні автоматичних систем керування технологічними процесами сільськогосподарського виробництва одним з найбільш відповідальних етапів є розробка оптимального, тобто найефективнішого варіанта технологічного процесу, що підлягає автоматизації.

У зв’язку з тим, що сільське господарство характеризується різноманіттям галузей виробництва і розмаїтістю технологічних процесів, розробка оптимального технологічного процесу в кожному конкретному випадку – це дуже складне задання. Розвиток уніфікованих процесів сільськогосподарського виробництва сприяє успіху розробки оптимальних, придатних для автоматизації технологічних процесів. Тому дуже актуальною, особливо в умовах переводу сільського господарства на промислову основу, є проблема типізації, універсалізації і навіть стандартизації сільськогосподарських технологічних процесів і техніки.

Перехід сільського господарства на промислову основу тісно пов’язаний із процесами концентрації й інтенсифікації виробництва. В цих умовах, коли поряд з великими потоками сировини, енергії, праці йде великий потік взаємозалежної інформації, точне і правильне осмислювання цієї інформації, прийняття відповідних оптимальних рішень і взагалі повноцінне керування виробництвом можливі тільки при використанні методів і засобів автоматизації. Однак застосування досягнень автоматизації вимагає певної технологічної підготовки виробничих процесів.

Досвід переозброєння провідних галузей народного господарства показує, що ефективність автоматизації залежить від взаємозалежного рішення трьох основних задач: 1) розробки нових технологічних процесів і типізації їх; 2) створення технологічного устаткування, що забезпечує якісне виконання типізованого технологічного процесу; 3) вироблення алгоритмів ефективного керування технологічними процесами, операціями й устаткуванням за допомогою технічних засобів автоматики.

Рішення першої задачі вимагає спеціальних знань і необхідного досвіду з визначення заданих параметрів точності, продуктивності, способів обробки, транспортування, збереження, зі створення методів типізації технологічних процесів тощо, тобто тут потрібні знання і досвід фахівців-технологів сільськогосподарського виробництва, що повною мірою володіють основами технологічної науки.

Типізацію технологічного процесу в сільськогосподарському виробництві доцільно починати зі складання так званого технологічного ланцюжка.

Технологічний ланцюжок відображає взаємозв’язок технологічних процесів, окремих операцій і режимів машин, що беруть участь у їхньому виконанні. Наприклад, технологічний ланцюжок післязбиральної обробки зерна в потоці включає наступні операції: доставку зерна від комбайна, зважування зерна, його розвантаження, транспортування норією, первинне очищення від домішок на повітрорешітних машинах, транспортування норією, сушіння, охолодження, транспортування норією, вторинне очищення від дрібних домішок, транспортування шнеком, сортування на трієрах, збір у бункер, зважування, транспортування на склад, зважування і складування.

Технологічний ланцюжок дозволяє виявити порядок дії машин відповідно до вимог процесу, обсяг робіт з операцій, необхідну кількість машин, установити оптимальне агрегатування і припустимий ступінь типізації технологічних процесів. Таким чином, технологічний ланцюжок дає можливість глибоко проникнути в саму технологію процесу у всіх його аспектах.

Приступаючи до розробки систем автоматичного керування, розроблювач повинен добре вивчити об’єкт автоматизації, цілком усвідомити всі можливі режими роботи.

Варто мати на увазі, що розробляти автоматичні системи керування об’єктом часто потрібно для виробництва різних рівнів розвитку. У зв’язку з цим ступінь автоматизації і сукупність операцій і режимів обумовлені рівнем розвитку самого виробництва. Отже, будь-який технологічний процес можна розділити на операції по-різному. Але при цьому поділі розробник завжди повинен собі відповісти на наступні основні питання.

1. Які ціль і завдання системи автоматичного керування?

3. Які функціональні і керуючі зв’язки є між блоками, що визначають майбутню систему?

4. Які режими об’єкта керування і його блоків і скільки технологічно припустимих переходів між цими режимами?

5. Якими конкретними алгоритмами описується той чи інший режим?

6. Які датчики і виконавчі елементи можуть бути застосовані для даної системи?

7. Які математичні рівняння, що характеризують той чи інший режим роботи систем, описують взаємодію керуючих сигналів і сигналів збурення?

Після аналізу технологічних процесів чи окремих операцій необхідно установити весь обсяг інформаційних параметрів, що характеризують технологію, і всі їх взаємозв’язки.

Накопичена відповідно до поставлених питань інформація повинна бути в компактній і зручній для подальшої роботи формі. Саме це дає можливість виявити перелік інформаційних параметрів.

Класифікація інформаційних параметрів і технологічний ланцюжок дозволяють скласти структурну схему системи керування, що є сукупністю об’єкта керування і керуючого пристрою.

Варто мати на увазі, що неповна і неточна обробка всієї інформації приводить до її перекручування на наступних рівнях, до запізнювання в прийнятті рішень і заходів для узгодження дій установок, потокових ліній, цехів і в підсумку до збільшення витрат на виробництво, зниження рентабельності, псування продукції тощо.

1.2.7. Технологічні установки як об’єкти автоматизації

Об’єкт автоматизації (ОА) – це реальна технологічна установка, функціонування якої характеризується деякими показниками якості – технологічними параметрами, що є вихідними координатами, а також штучно створюваними вхідними впливами, які прямо чи побічно впливають на стан параметрів.

Найпростіші об’єкти автоматизації мають одну вихідну величину і відповідно один вхідний вплив. Наприклад, у водонагрівача-термоса вихідною величиною (параметром) є температура води, а регулюючим впливом – електрична напруга, що подається на електронагрівники (рис.1.2).

Рис. 1.2. Структура водонагрівача-термоса як об’єкта регулювання температури води: а – вхідна координата – електрична напруга;

у – вихідна координата – температура води

До простих можна віднести також технологічні установки з декількома вхідними і вихідними координатами, якщо між цими координатами не існує функціональних взаємозвязків. Такий об’єкт можна розглядати як декілька найпростіших за відповідними параметрами і каналами вхідних впливів. Наприклад, у свинарниках при змішуванні комбікорму з водою й іншими добавками цілком допустимо процеси заповнення змішувача водою, комбікормом тощо розглядати окремо (рис.1.3).

І нарешті, складні об’єкти з декількома взаємозалежними структурами вхідних і вихідних координат вимагають обліку взаємного впливу суміжних впливів і параметрів. Наприклад, при регулюванні мікроклімату вентиляція впливає не тільки на концентрацію газів СО₂, NH₃, Н₂S у приміщенні, але і на температуру і вологість, у свою чергу, випаровування підвищує вологість і знижує температуру (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Структура кормозмішувача у свинарнику як об’єкта керування завантаженням: α _1,і α ₂ – вхідні впливи – подача води Q_в і комбікорму Q_к

у змішувач; y₁ і y₂ – вихідні величини – вологовміст W_{к. в.} та концентрація корму С_к.в. кормосуміші

При невеликій кількості взаємозалежних координат звичайно вдається установити головні для даного процесу параметри, яким варто віддати перевагу в процесі регулювання, тоді інші можна розглядати як другорядні (залежні).

Рис. 1.4. Структура пташника як об’єкта регулювання мікроклімату: α _1,α _2,,а₃ – вхідні координати – вентиляція L_В, обігрів Q_Н, зволоження W_У;; y₁, y₂, y₃ – вихідні координати – концентрація вуглекислого газу С_СО2, температура θ _В і вологість φ _%. повітря

Однак у сучасному сільськогосподарському виробництві багато технологічних об’єктів набагато більш складних за структурою взаємозв’язків. Наприклад, пташник із птахами – це об’єкт із безліччю вихідних координат (якими є параметри мікроклімату, годівлі і освітлення, збирання посліду і збору яєць, поїння і санітарного стану) і низкою керованих впливів з обслуговування поголів’я птахів, тобто вхідними координатами. Між цими координатами існують визначені зв’язки і взаємозалежності.

Рис. 1.5. Структура найпростішого об’єкта автоматизації

Усі розглянуті об’єкти автоматизації мають складну внутрішню структуру і можуть бути представлені рядом елементарних функціональних ланок, певним чином з’єднаних між собою. У найпростішому випадку в структурі об’єкта автоматизації можна виділити об’єкт керування ОУ – технологічний процес, розглянутий ізольовано, і регулюючий орган РО – пристрій, що забезпечує цілеспрямований вплив на об’єкт керування (рис. 1.5).

Об’єкти керування (рис. 1.6) характеризуються трьома узагальненими координатами. Перша координата – вихідна величина y чи параметр процесу, що характеризує наявність в об’єкті речовини, або його енергетичний потенціал. Друга координата – збурення Х_З – сумарний (результуючий) потік речовини чи енергії, обумовлений ходом процесу (навантаження) і впливом середовища (перешкоди).

Рис.1.6. Структура простого об’єкта керування

І нарешті, третя координата – регулюючий вхідний вплив Х_Р – величина штучно утвореного впливу, покликаного компенсувати дію збурення і забезпечити нормальне функціонування процесу. Щоб об’єкт знаходився в рівновазі, повинна бути дотримана умова Х_Р = Х_З чи Х_Р – Х_З =0. Наявність Δ х= Х_Р – Х_З дозволяє повертати об’єкт до оптимального значення параметра після його природного відхилення.

Регулюючий вхідний вплив на об’єкт Х_Р одночасно є вихідною координатою регулюючого органа РО, входом якого служить вплив, що прикладається до нього при ручному керуванні, – відкриття заслінок чи засувок, подача електричної напруги на електроприводи, електротеплові чи освітлювальні установки, ввімкнення швидкостей, муфт, трансмісій тощо.

Наявність регулюючого органа – неодмінна умова і вимога керованості технологічного об’єкта. Прикладом може бути камера інкубатора як об’єкт регулювання вологості повітря. Об’єкт керування в ній – повітряне середовище всередині камери, регулювальний орган – клапан подачі води на зволожувач, параметр – відносна вологість повітря, збурення – викид вологи з вентиляційним повітрям, що регулює ручний вплив – подача напруги на соленоїд електроклапана.

Взаємозв’язок між узагальненими координатами об’єктів керування виражається статичними і динамічними характеристиками. Статична характеристика об’єктів керування – це залежність між вихідною координатою (параметром процесу) і результуючим значенням вхідної координати – впливом при сталих режимах, тобто функцію.

1.2.8. Вихідна інформація про технологічні процеси

При розв’язку задач автоматизації керування технологічними процесами потрібно мати вихідну інформацію, що характеризує наступне:

· дані про ємності об’єктів автоматизації і зв’язки між ними;

· вимоги до показників якості (параметрів) технологічних процесів;

· значення, інтенсивність зміни в часі і місце прикладання збурювання;

· значення регулюючого впливу і передатні властивості регулювальних органів.

Кожна ділянка, де може накопичуватися речовина чи енергія в об’єкті (ємність), повинна бути охарактеризована окремо і повинні бути надані дані про з’єднання між всіма ємностями: опір потоків, характеристика пружних елементів тощо.

Для вирішення завдань автоматизації важливі всебічні відомості про збурення. Насамперед, це кількісна характеристика як всіх потоків речовини чи енергії розглянутого об’єкта керування, що беруть участь у технологічному процесі (навантаження), так і викликаних зовнішніми факторами (перешкоди). Ці зведення можуть бути представлені максимальними, мінімальними чи усередненими значеннями самих потоків чи залежностями, що їх характеризують, а також імовірністю сполучення різних факторів.

Наприклад, тепловий потік від тварин може бути визначений у розрахунку на одиницю маси тварин, а потік теплоти через огородження – за допомогою розрахункового значення температури зовнішнього середовища.

В одноємнісних об’єктах збурювання можуть бути прикладені на стороні подачі чи витрати, у багатоємнісних – до різних ємностей, а в об’єктах з розосередженими параметрами – до певних ділянок.

Відомості про регулювальні органи, через які здійснюється регулюючий вплив на об’єкт керування, беруть з паспортних даних пристроїв, що здійснюють ці впливи.

1. Що таке технологічний об’єкт автоматизації?

3. Що є основою для постійного розвитку й удосконалювання технології виробництва?

4. Що вимагає задача розробки нових технологічних процесів і типізації їх?

5. Що дозволяє виявити технологічний ланцюжок процесу?

6. Яку інформацію потрібно мати для рішення задач автоматизації керування?

A. одиничний вплив, що приводить до зміни форми, структури, складу або стану предмета виробництва.

B. вплив, що викликає зміну просторового положення предмета виробництва.

C. поєднання технологічного устаткування і реалізованих на ньому технологічних процесів.

2. Технологічний об’єкт автоматизації – це...

A. вплив, що викликає зміну просторового положення предмета виробництва.

B. поєднання технологічного устаткування (машин, механізмів) і реалізованих на ньому технологічних процесів і операцій.

C. одиничний вплив, що приводить до зміни форми, структури, складу або стану предмета виробництва.

3. Скільки величин (параметрів) мають найпростіші об’єкти автоматизації?

A. Одну вихідну величину і відповідно один вхідний вплив.

C. Кілька взаємозалежних вхідних і вихідних координат.

4. Скільки величин мають складні об’єкти автоматизації?

A. Одну вихідну величину і відповідно один вхідний вплив

B. Кілька взаємозалежних вхідних і вихідних координат

C. Кілька взаємозалежних вхідних і вихідних координат, які вимагають обліку взаємного впливу, суміжних впливів і параметрів

5. Якими узагальненими координатами характеризуються об’єкти керування?

A. Перша координата – вихідна величина, друга – збурювання.

B. Перша координата – вихідна величина, друга – збурювання, третя – регулюючий вхідний вплив.

C. Перша координата – вихідна величина, друга – регулюючий вхідний вплив.

6. При дотриманні якої умови об’єкт буде знаходитися в рівновазі?

A. Регулюючий вхідний вплив відповідає величині збурювання.

B. Регулюючий вхідний вплив відповідає вихідній величині.

C. Вихідна величина відповідає величині збурення.

7. Що таке статична характеристика об’єктів керування?

A. Залежність між вихідною і вхідної координатами.

B. Залежність між вихідною координатою і величиною збурювання.

C. Залежність між вихідною координатою і результуючим значенням вхідної координати – впливом при сталих режимах.

При розробці схем автоматичного управління і технологічного контролю застосовують різні прилади і засоби автоматизації, що сполучаються з об’єктом управління і між собою за певними схемами. Залежно від використовуваних приладів і засобів автоматизації (електричних, пневматичних, гідравлічних) і лінійного зв’язку в проектах автоматизації розробляють схеми, які розрізняють за видами і типами.

За видами схеми підрозділяють на електричні, пневматичні, гідравлічні і комбіновані.

Елемент схеми – складова частина схеми, яка виконує певну функцію у виробі і не може бути розділена на частини, які мають самостійне функціональне призначення (резистор, трансформатор, насос-розподільник, муфта та ін.).

Пристрій – сукупність елементів, що є єдиною конструкцією (блок, шафа, механізм). Пристрій може не мати у виробі певного функціонального призначення.

Функціональна група – сукупність елементів, що виконують у виробі певну функцію і не об’єднані в єдину конструкцію.

Функціональна частина – елемент, пристрій, функціональна група.

Функціональне коло – лінія, канал, тракт певного значення (канал звуку, тракт ПВЧ та ін.)

Лінія взаємозв’язку – відрізок лінії, що вказує на наявність зв’язку між функціональними частинами виробу.

Установка – умовне найменування об’єкта в енергетичних спорудах, на який випускається схема, наприклад, головні (силові) кола.

A. Основні процеси, що протікають в окремих функціональних колах виробу (установки) чи у виробі (установці) в цілому.

B. Основні функціональні частини виробу, їх призначення і взаємозв’язок.

C. Складові частини комплексу і з’єднання їх між собою на місці експлуатації.

A. Показує з’єднання складових частин виробу (установки) і визначає проводи, джгути, кабелі або трубопроводи.

B. Повний склад елементів і зв’язків між ними, і, як правило, дає детальне уявлення про принципи роботи виробу (установки).

C. Повний склад елементів і зв’язків між ними.

A. складова частина схеми, яка виконує певну функцію у виробі і не може бути розділена на частини, які мають самостійне функціональне призначення.

B. складова частина схеми, яка виконує певну функцію.

C. складова частина схеми, яка має самостійне функціональне призначення.

A. сукупність елементів, що виконують у виробі певну функцію.

B. сукупність елементів, що є єдиною конструкцією (блок, шафа, механізм) і може не мати у виробі певного функціонального призначення.

C. сукупність елементів, що не можуть мати у виробі певного функціонального призначення.

A. сукупність елементів, що виконують у виробі певну функцію і не об’єднані в єдину конструкцію.

B. сукупність елементів, що виконують у виробі певну функцію.

C. сукупність елементів, що не об’єднані в єдину конструкцію.

B. відрізок лінії, що вказує функціональні частини виробу.

C. відрізок лінії, що вказує на наявність зв’язку між функціональними частинами виробу.

Структурні схеми. При розробці систем автоматизації в першу чергу необхідно з’ясувати, з яких місць ті або інші ділянки об’єкта управляються, де розміщені пункти управління, операторські приміщення і який взаємозв’язок між ними, тобто необхідно встановити, яка структура управління об’єктом.

Рис. 1.7. Структурна схема системи автоматизації

У найзагальнішому вигляді структурна схема системи автоматизації представлена на рис. 1.7. Система автоматизації складається з об’єкту автоматизації і системи управління цим об’єктом. Завдяки певній взаємодії між об’єктом автоматизації і системою управління система автоматизації в цілому забезпечує необхідний результат функціонування об’єкта, що характеризується параметрами y₁, y₂..., y_n. Ці параметри називають вихідними параметрами об’єкта автоматизації.

До цих параметрів можна віднести як величини, що визначають, наприклад, доцільний кінцевий продукт технологічного процесу, так і окремі параметри, що визначають хід технологічного процесу, його економічність, безаварійну роботу тощо.

Окрім цих основних параметрів, робота об’єктів автоматизації характеризується рядом допоміжних параметрів ( ε ₁, ε ₂..., ε _n), які також повинні контролюватися і регулюватися, наприклад, підтримуватися постійними. До такого роду параметрів можна віднести, зокрема, величини, що визначають роботу установок підготовки технологічного повітря, технологічної пари насосних станцій оборотного водопостачання тощо.

Від цих установок потрібна тільки подача на вхід технологічної установки початкової сировини і енергоносіїв із заданими параметрами. При цьому необхідне дозування подачі сировини і енергоносіїв здійснюється засобами управління, що відносяться до технологічної установки.

В процесі роботи на об’єкт надходять збурюючі дії f₁ f₂..., f_n, що викликають відхилення параметрів y₁, y₂..., y_n від їх оптимальних значень. Ці дії на об’єкт автоматизації, які є непрогнозованими, називають збуренням.