Полная версия

Главная arrow Техника arrow АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ВВЕДЕНИЕ

Роль автоматизации в техническом прогрессе. Автоматизация технологических процессов (АТП) — это высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации сельскохозяйственного производства, при котором человек-оператор полностью или частично заменен специальными техническими средствами контроля и управления.

Механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов способствуют повышению производительности труда в сельском хозяйстве при неуклонном сокращении его ручной доли.

Внедрение средств автоматизации стало возможным только после комплексной механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. В мире непрерывно идет научно-исследовательская работа по созданию для сельского хозяйства систем автоматики и приборов специфического назначения, внедрение которых даст значительный экономический эффект. При этом большое значение имеют автоматические системы управления (АСУ) с управляющими микро- ЭВМ. Последние позволяют управлять технологическими процессами (ТП) и производством в целом в оптимальных режимах и значительно экономят затраты труда на единицу продукции.

С помощью средств автоматизации сельскохозяйственного производства можно повысить надежность и продлить срок службы технологического оборудования, облегчить и оздоровить условия труда, повысить его безопасность.

Краткий очерк развития автоматизации. Автоматизацию производства осуществляют с помощью специальных технических средств, которые состоят из большого числа отдельных элементов. Слово «автомат» произошло от древнегреческого «аутоматос», что означает самодействующий аппарат.

Первые дошедшие до нас сведения об автоматических устройствах относятся к началу нашей эры, однако практический интерес к автоматике появился в эпоху промышленного переворота в Европе (XVIII—XIX вв). В 1765 г. И. И. Ползунов изобрел автоматический регулятор питания парового котла, а

в 1784 г. Уайтт разработал автоматический регулятор скорости паровой машины. Оба эти открытия в скором времени стали широко применять в технике.

Первыми автоматическими устройствами в электротехнике были регулятор напряжения Э. X. Ленца и Б. С. Якоби, а также дифференциальный регулятор для дуговых ламп В. Н. Чи- колева, предложенные в середине XIX в.

Широкое внедрение автоматических устройств в производство началось после Первой мировой войны и продолжается до настоящего времени. Элементная база автоматики прошла несколько этапов своего развития.

На первом этапе (и до сих пор) в сельском хозяйстве широко использовали релейно-контактную аппаратуру: реле, магнитные пускатели, распределители, переключатели и т. д. В 30-е годы прошлого столетия широкое распространение в промышленной автоматике получили электронные лампы и различные электровакуумные приборы. Эти приборы из-за ряда недостатков не были приспособлены для широкого использования в автоматике сельскохозяйственного производства. Ограниченный срок службы, низкая виброустойчивость, работа только при положительных температурах и относительной влажности не выше 80%, отсутствие мгновенной готовности к действию из-за наличия цепей разогрева и другие недостатки сдерживали их внедрение в производственные процессы.

На втором этапе, который относится к 50—60-м годам XX века, появились многочисленные полупроводниковые элементы: диоды, триоды, тиристоры, симмисторы и т. д. Эти элементы стали широко использовать при автоматизации сельскохозяйственного производства, так как они имеют практически неограниченный срок службы, высокую виброустойчивость, мгновенную готовность к действию, широкий диапазон мощностей, легко компонуются с релейно-контактной аппаратурой и электрическими исполнительными механизмами.

Одновременно был создан широкий класс гидравлических и, что особенно важно, пневматических логических и функциональных элементов, обладающих некоторыми преимуществами перед электрическими. Эти элементы дешевле и проще по устройству, взрыво- и пожаробезопасны (так как они без электрических цепей), имеют большую коррозийную стойкость и высокую безотказность работы.

На третьем этапе, относящемся к 70-м годам, появилось новое направление в создании узлов автоматики и вычислительной техники на принципиально новых элементах, которые были названы интегральными микросхемами. Эти элементы обусловили существенную микроминиатюризацию автоматических устройств.

На четвертом (сегодняшнем) этапе происходит широкое внедрение вычислительной и микропроцессорной техники. Как интегральные, так и функциональные элементы выполняют на так называемых твердых схемах, представляющих собой монолитные полупроводниковые блоки с неоднородной структурой, принцип действия которых основан на физических свойствах твердого тела.

Интегральные и функциональные микросхемы — основная фундаментальная база развития новой электронной аппаратуры, характеризующейся высокой надежностью работы (интенсивность отказов 10“9 1 /ч) из-за отсутствия внутрисхемных соединений и хорошей защиты отдельных ее компонентов от внешних воздействий.

Особенности автоматизации сельскохозяйственного производства. При автоматизации сельского хозяйства учтен богатый опыт автоматизации промышленности. Вместе с тем к методам и средствам автоматизации, применяемым в животноводстве и растениеводстве, предъявляют специфические требования, обусловленные характерными особенностями этих отраслей сельскохозяйственного производства. В отличие от промышленности в сельском хозяйстве к объектам автоматизации помимо техники относятся почва и живые организмы, т. е. машинная технология тесно связана с биологическими процессами. Производственные процессы в сельском хозяйстве сложны и многообразны, имеют большой объем технологической информации и тесную взаимосвязь. Это обусловливает большое разнообразие технологических процессов сельскохозяйственных машин и установок, многие из которых далеко не всегда приспособлены для применения на них устройств автоматики.

В сельскохозяйственном производстве используют свыше 3000 наименований машин по типам, почти 60 % из которых предназначены для полеводства и около 30 % — для животноводства и птицеводства. Следует отметить также рассредоточенность сельскохозяйственной техники по большим площадям и удаленность ее от ремонтной базы, относительно малую мощность установок, низкие скорости движения, сезонность работы в году и непродолжительность использования в течение суток, а также невысокий уровень квалификации операторов. Даже в животноводстве, где операции совершаются и по-

вторяются ежедневно по определенному циклу, общая продолжительность работы машин относительно мала. Следовательно, средства автоматики должны быть очень разнотипными, относительно дешевыми, простыми по устройству и надежными в эксплуатации.

Основная особенность сельскохозяйственного производства заключается в неразрывной связи техники с биологическими объектами (животными, растениями), для которых характерны непрерывность процессов образования продукции и цикличность ее получения, невозможность увеличения выпуска продукции за счет ускорения производства. В этих условиях автоматика должна работать достаточно надежно, так как такой процесс нельзя прервать и практически невозможно наверстать упущенное за счет интенсификации последующего периода.

Возмущающие воздействия имеют высокую степень неоднородности и случайности. У многих сельскохозяйственных объектов автоматики контролируемые и регулируемые параметры распределены как по технологическому процессу (или большому объему), так и во времени. Например, в нагревательных установках и сушилках, зернохранилищах и овощехранилищах, теплицах и животноводческих помещениях необходимо контролировать по всему объему температуру, влажность, газосодержание, освещенность и т. п. Для таких объектов системы автоматики должны иметь оптимальное число датчиков и исполнительных органов и в то же время обеспечивать управление параметрами во всех рассредоточенных зонах с заданной точностью и надежностью.

Большинство сельскохозяйственных установок работает на открытом воздухе, для которого характерны: изменение влажности и температуры в широком диапазоне, наличие примесей, пыли, мякины, песка в полеводстве или агрессивных газов (аммиака, сероводорода и диоксида углерода — углекислого газа) в животноводстве, а также значительные вибрации.

Условия работы средств автоматики в сельском хозяйстве остаются очень тяжелыми, а вероятность возникновения их неисправностей значительно выше, чем в других отраслях. Вследствие перечисленных особенностей методы и средства автоматизации сельскохозяйственного производства существенно отличаются от методов и средств автоматизации промышленности.

Для грамотного выбора, монтажа и эксплуатации технических средств автоматики нужны высококвалифицированные специалисты. Выпускникам техникумов и колледжей по специализации «Автоматизация сельскохозяйственного производства» 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.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>