Классификация средств автоматики

Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве связан с комплексной механизацией технологических процессов и широкое применение средств автоматизации. В настоящее время все более важное значение приобретает автоматизация технологических процессов по производству и переработке сельскохозяйственной продукции на базе современной агропромышленной поточной технологии, контроля и учета энергоресурсов, оперативного диспетчерского управления.

Для выполнения поставленных перед сельским хозяйством задач по повышению эффективности производства необходимо широкое внедрение современных приборов и средств автоматизации, создание эффективных систем управления технологическими процессами. Новые возможности для этого открываются с применением микропроцессорных средств автоматизации в системах управления, создаются предпосылки для применения высокопроизводительных энерго- и ресурсосберегающих технологий.

В зависимости от функций, выполняемых автоматическими устройствами, различают следующие основные виды автоматизации: автоматический контроль, автоматическую защиту и автоматическое управление.

Автоматический контроль включает автоматическую сигнализацию, измерение, сортировку и сбор информации.

Автоматическая защита - совокупность технических средств, которая при возникновении ненормальных и аварийных режимов прекращают контролируемый производственный процесс.

Автоматическое управление включает комплекс технических средств и методов по управлению, обеспечивающих пуск и остановку основных и вспомогательных устройств, безаварийную работу, соблюдение требуемых значений параметров в соответствии с оптимальным ходом технологического процесса.

Промышленные сельскохозяйственные комплексы принципиально отличаются от промышленных предприятий. Для них характерны наличие в технологическом процессе биологического объекта (животных, растений), требующего применения ручных операций обслуживания и не поддающегося (на современном этапе) строгому математическому описанию, низкая надежность ряда поточных систем механизации, не позволяющая создавать полностью автоматические поточные линии.

Указанные особенности в значительной мере осложняет работу по созданию систем автоматики для животноводства, птицеводства и растениеводства.

Внедрение средств автоматики в производство началось в 20 годы прошлого столетия и продолжается до настоящего времени. За этот период элементная база средств автоматики прошла несколько этапов своего развития. На начальном этапе применялась и это до сих пор широко используется в сельском хозяйстве релейно-контактная аппаратура: реле, магнитные пускатели, ключи управления и т.д. Структура и работа релейных схем основана на логике и связями между переменными, принимающими только два значения (0 и 1), которые характеризуют состояние в релейных устройствах: 0 – цепь разомкнута, 1 – цепь замкнута.Принципиальные релейно-контактные схемы относятся к классу двоичных систем.

Структурная схема система автоматического управления состоит из отдельных схем исполнительных механизмов. На рис 7.1 представлена структурная схема управления приводом кормораздатчика при использовании кнопки и одного конечного выключателя.

Рис 7.1 Структурная схема автоматизации на релейно-контактных элементах для привода кормораздатчика

50Гц

220/380 В

Ввод

Электродвигатель заслонки

Электродвигатель перемещения

Электродвигатель выгрузного шнека

Рис.7.2 Силовая часть принципиальной электрической схемы управления раздачей кормов

На следующем этапе в создании узлов автоматики начали применяться полупроводниковые элементы: диоды, транзисторы, тиристоры и затем - интегральные микросхемы. В настоящее время при создании функциональных приборов и узлов используются большие интегральные схемы, получившие название микропроцессоров.

Развитие вычислительной техники дало возможность резко увеличить объемы и скорость обработки информации, что позволило создать автоматизированные системы управления предприятием, технологическим процессом.

С появлением микропроцессоров, являющихся основным элементом микро ЭВМ, появилась новая техническая база для автоматизации производства. Использование микро ЭВМ привело к расширению возможностей, изменению состава и способов разработки, уменьшению габаритов систем управления. Устройство управления оборудованием технологической линии включает вычислительную систему.

В качестве вычислительной системы устройства управления могут быть использованы как микро ЭВМ, так и микроконтроллеры. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные микроконтроллеры.

Система автоматического управления (САУ) – это система, в которой управляющее воздействие вырабатывается в результате сравнения истинного значения управляемой переменной с ее заданным значением и состоит из регулятора и объекта управления. Функциональна схема САУ представлена на рис. 7.3. Регуляторы применятся для регулирования одного или соотношения двух параметров технологического процесса.

Рис. 7.3.Функциональная схема САУ:

1 – регулятор (ЗУ – задающее устройство, УУ – усилительное устройство, ФУ1 и ФУ2 – формирующие устройства, ИМ – исполнительный механизм, РО – регулирующий орган, ИП – измерительный преобразователь)

2 – объект управления (ОУ), х, у, х3, хро – функциональные связи

Свойства объектов управления могут быть самые разнообразные, поэтому регулирующий орган, исполнительный механизм и измерительный преобразователь будут отличаться всевозможными конструктивными решениями.

Конструктивно электронный регулятор состоит из:

-датчика,

-регулирующего прибора, сравнивающего истинное значение переменной с заданным значением и преобразующим ошибку рассогласования в управляющий сигнал,

-исполнительного механизма, преобразующего управляющий сигнал в управляющее воздействие,

-регулирующего органа, обеспечивающего изменение регулирующего потока вещества или энергии в управляющее воздействие.

Управление технологическим процессом в общем виде осуществляется следующим образом. С помощью датчиков различных типов выполняется сбор информации о параметрах технологического процесса (температура, влажность, давление, вес, скорость, длительность процесса и др.), на основании которых делается анализ протекания технологического процесса и с помощью исполнительных механизмов осуществляется его автоматическое управление или регулирование. Любую систему автоматического регулирования можно представить в виде нескольких групп приборов и оборудования, а именно: датчики, приборы контроля и регулирования параметров технологического процесса, компьютеры и промышленные контроллеры, комплектные шкафы автоматики и исполнительные механизмы.

Исполнительный механизм – это устройство, которое принимает сигнал устройства управления и воздействует на управляемый вход объекта управления. К ним относятся: электродвигатели, тяговые электромагниты, пневмо-и гидроцилиндры.

Регулирующий орган (РО)- это устройства, через которые проходят потоки вещества или энергии, и представляют собой различного рода транспортеры, вентиляционные уставки, компрессоры, клапана, задвижки и т.п.