Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Чем характеризуется автоматизация технологических процессов? В чем состоят особенности автоматизации процессов сельскохозяйственного производства?
Автоматизация технологических процессов - это этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам.
АТП сельскохозяйственное производство в своем становлении опирается на большой опыт, накопленный в отраслях промышленности. Вместе с тем характерные особенности сельскохозяйственное производство обуславливают целый ряд специфических проблем, с решением которых сталкиваются специалисты при выборе методов и средств сельской автоматики.
При разработке систем автоматизации учитываются основные особенности сельскохозяйственного производства:
Нельзя забывать и о том, что многие сельскохозяйственные установки работают на открытом воздухе, где условия окружающей среды неблагоприятны и непостоянны.
Элементы сельской автоматики должны по возможности наиболее полно удовлетворять противоречивым требованиям: быть простыми и дешевыми, надежными и долговечными при самых неблагоприятных условиях и режимах работы.
2. Дайте краткую характеристику автоматизированных систем (АСУП, АСУТП, САУТП) и представьте общий вид системы автоматизации.
В современной автоматике автоматизированные системы разделяют на: АСУП, АСУ ТП, САУ ТП.
АСУП - это 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, предприятием, комплексом, территориальным регионом.
АСУ ТП - это тоже человеко-машинная система, предназначенная для контроля режимов работы, сбора и обработки информации о протекании технологических процессов локальных производств. Обычно АСУ ТП охватывают отдельные цеха, животноводческие фермы и птицефабрики, хранилища, хозяйства и агрообъединения. АСУ подразделяют на автоматизированные и автоматические
Система автоматического управления (САУ) - комплекс устройств, обеспечивающих автоматическое изменение ряда координат (или одной координаты) объекта управления с целью установления желаемого режима работы объекта.
САУ - чисто технические устройства, непосредственно выполняющие заданный алгоритм функционирования установок действующих независимо друг от друга. Они находятся на самой низкой ступени иерархической лестницы системы управления, на средней ступени находятся АСУ ТП и на более высокой АСУП.
В общем виде систему автоматизации можно представить:
Систему автоматизации представляют совокупностью объекта управления и системы управления. Благодаря взаимодействию между ОУ и СУ система автоматизации в целом обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризуемый параметрами х1…хn. Кроме основных параметров, работа комплексного объекта автоматизации характеризуется рядом вспомогательных параметров y1…yn, которые контролируют и регулируются. В процессе работы на объект поступает возмущающее воздействие вызывающее отклонение параметров х1…хn от заданных значений g1…gn. Информация о текущих значениях поступает в систему управления, сравнивается с предыдущими значениями в результате чего система управления вырабатывает управляющее воздействие компенсации выходных параметров.
3. Каковы основные источники и показатели технико-экономической эффективности автоматизации технологических процессов?
Экономический эффект механизации и автоматизации в общем случае складывается из ряда составляющих: энергетический эффект, трудовой эффект, структурный эффект, технологический эффект.
По мере увеличения уровня механизации и автоматизации затраты живого труда будут изменяться по кривой Т∑.
Экономическая эффективность автоматизации измеряется степенью уменьшения совокупности живого и прошлого труда, затрачиваемого на производство единицы продукции.
Величина Тмин характеризует максимально возможное сокращение затрат живого труда, а Кт соответствующий максимальный уровень механизации и автоматизации
Основные показатели эффективности автоматизации:
Капитальные затраты:
Срок окупаемости капзатрат:
Годовые эксплуатационные издержки:
Повышение производительности:
Рентабельность:
Дополнительная рентабельность:
Приведенные расчетные затраты:
Виды эффектов:
4. Каковы виды автоматизации? Дайте им краткую характеристику. Раскройте принцип действия автоматики безопасности.
В зависимости от функций, выполняемых автоматическими устройствами, различают следующие основные виды автоматизации:
Автоматическое управление включает в себя комплекс технических средств и методов по управлению объектами без участия обслуживающего персонала
Автоматическое регулирование - процесс автоматического поддержания какого-либо параметра на заданном уровне или изменение его по определенному закону «Автоматика безопасности» представляет собой систему автоматической защиты котла. Такая система динамическая. Она преобразует выходную величину объекта защиты в сигнал, сравнивает его с предельно допустимым значением и в случае превышения прекращает подачу энергии к системе.
ОЗ - объект защиты, ПП - первичный преобразователь, УПУ - усилительно-преобразовательное устройство, ИУ - исполнительное устройство
5. Приведите признаки классификации сельскохозяйственных объектов автоматизации. Раскройте классификацию объектов автоматизации по одному из признаков. Какие объекты поддаются автоматизации легче, какие сложнее?
Классификация облегчает определение объема и очередность автоматизации, разработку типовых решений в области технологии автоматизированного поточного производства и создание технических средств автоматики. Исходя из задач проектирования систем автоматизации, СХО целесообразно классифицировать по 5-ти существенным признакам:
Признаки классификации:
Автоматизации легче поддаются объекты с непрерывным технологическим циклом и несколько сложнее - с периодическими процессами, особенно не имеющими самовыравнивания. У объектов с самовыравниванием отклонение между заданным и действительным значениями управляемого параметра возрастает очень медленно благодаря изменению какого-либо другого параметра. Промежуточные емкости, также как и самовыравнивание способствуют улучшению автоматического управления.
По технологическому циклу:
6. Раскройте содержание, порядок разработки схемы автоматизации. Приведите пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом (например, для САУ кормораздачей в птичнике).
Схема автоматизации - основной технический документ, определяющий функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологическим процессом и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации (определяющий структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами автоматизации).
В процессе разработки схемы автоматизации на основании анализа условий работы технологического оборудования и агрегатов, законов и критериев управления объектом должен быть определен оптимальный уровень автоматизации технологического процесса. Здесь после внимательного рассмотрения технологического процесса подлежат решению следующие вопросы:
Согласно ГОСТ 21.408-93 на схеме автоматизации изображают:
Также при необходимости на поле чертежа даются пояснения и таблица условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами.
7. Раскроите методику разработки алгоритма управления па примере типового технологического процесса сельскохозяйственного производства.
Алгоритм функционирования – совокупность предписаний, необходимых для правильного выполнения технологического процесса в каком-либо устройстве или совокупности устройств.
Является основанием для разработки схемы автоматического управления поточной технологической линией
Составление алгоритма управления технологическим процессом начинается с описания технологического режима работы объекта. В начале алгоритм управления задается словесным описанием, составляемым обычно совместными усилиями технологов, зоотехников, агрономов, конструкторов и проектировщиков. В ходе описания алгоритма определяется последовательность работы отдельных агрегатов и механизмов и задаются параметры качества управления. Например, алгоритм управления линией кормораздачи в птичнике может быть задан следующим описанием. Кормление птицы ведется по времени 3 раза в сутки. При этом сперва ограничители требуется опустить на тарелки. При наличии дозы в бункере срабатывает транспортер кормораздачи, и происходит поочередная загрузка ограничителей кормом. Если в бункере корм отсутствует должна срабатывать аварийная сигнализация. При заполнении последнего ограничителя транспортер отключается, и ограничители поднимаются, тем самым, обеспечивая просыпание корма на тарелки. Как видно из описания, для управления исполнительными механизмами линии (х1 - привод распределительного транспортера, х2 и хЗ - ИМ опускания и подъема ограничителей), необходимо использование суточного реле времени (z'), и –b1, b2, bЗ, b4 - датчиков уровня в бункере и в последнем ограничителе, датчиков положения ограничителя верхнего и нижнего.
Словесное описание делается на 1-х этапах проектирования. Следующим шагом в направлении алгоритмизации ТП является его описание с помощью символов, на базе которого непосредственно разрабатывается структура управления.
Далее алгоритм проверяют на правильность составления и реализуемость.
8. Раскройте методику разработки релейно-контактных схем систем автоматического управления технологическими процессами
Математическим аппаратом метода алгебраизации схем является двузначная алгебра логики, которая изучает связи между переменными, принимающими только два значения. Такие переменные называются логическими. Цифры 0 и 1 не выражают в данном случае количественных соотношений , а являются символами, характеризующими условия или состояния в релейных устройствах: 0 – цепь разомкнута, 1 – цепь замкнута.
При анализе релейных устройств выделяют их следующие основные части.
Входные элементы, воспринимающие входные воздействия: ручные команды оператора, сигналы др. автоматических устройств (ключи и кнопки управления и т.д.)
Промежуточные, обеспечивающие определенную последовательность передачи воздействий приемных элементов на исполнительные.
Исполнительные, воздействующие на внешние объекты (контакторы, электромагниты, сигнализаторы).
Аналитическая запись структуры релейных схем. Наиболее распространенным способом изображения структуры релейных схем является их графическое вычерчивание, прикотором контакты командных элементов и исполнительные органы изображаются в виде графических символов. При описании схем, изображенных в развернутом начертании, приходится для каждого контакта и исполнительного органа, помимо графических символов, вводить буквенные обозначения. При небольшом усложнении буквенных обозначений можно совершенно отказаться от использования графических символов.
Элементы структурной схемы обозначаются латинскими буквами: командные элементы – A,B,C…N; промежуточные элементы – У1,У2,У3…; исполнительные органы – X1,X2,X3…; исполнительное устройство – Z1,Z2,Z3…
Контакты командных исполнительных элементов и исполнительных органов: размыкающие - ; замыкающие – a, b, c,…, x1, x2, x3…; контакты реле времени – ; постоянно-замкнутый контакт – 1; постоянно-разомкнутый – 0.
Однако данная система буквенных обозначений не является обязательной. В иных случаях целесообразно применять другие обозначения.
9. Охарактеризуйте статические объекты. Приведите передаточную функцию и переходную характеристику одноемкостного статического объекта автоматизации.
Статическая характеристика - это зависимость между выходной координатой X и результирующим значением входной координаты (U+F) при установившихся режимах.
Динамическая характеристика отражает реакцию объекта по выходной координате х=f(у) на изменение входного воздействия Dу, то есть представляет собой функцию х=f(t).
Большой класс объектов управления, в основе которых протекание того или иного физического процесса, может быть описан передаточной функцией апериодического звена 1-го порядка.
То обстоятельство, что при δ>0 выходная величина неизбежно приходит к новому установившемуся значению, позволяет называть такие объекты статическими.
10. Перечислите основные законы регулирования. Приведите принципы выбора закона регулирования.
П-закон:
И-закон:
ПИ-закон:
ПИД-закон:
При выборе закона регулирования руководствуются практикой:
Астатические объекты и статические с малым коэффициентом статизма из условий устойчивости не следует блокировать с И-регулятором. Объекты с большим статизмом могут быть сблокированы со всеми типами регуляторов. При отсутствии значительных запаздываний плавных в возмущениях и отсутствии особых требований к времени переходного процесса рекомендуется И-закон, в противном случае (если допускается статическая ошибка) рекомендуется П-закон. Если емкость объекта не большая, то вводится предварение ПД-закон. ПИ регуляторы применяются для объектов со значительным запаздыванием при плавно меняющихся возмущениях. Если надо увеличить быстродействие, то пользуются ПИД-законом.
Закон регулирования можно определить по диаграмме Ларнера. Координатами диаграммы являются:
и .
где Т – постоянная времени объекта; τ – запаздывание; tрег- время регулирования.
Те стороны, которые лежат внутри области применения регуляторов на диаграмме, отмечены штриховкой.
На диаграмме видно что не один тип регулятора не обеспечивает время регулирования меньше удвоенного времени запаздывания. При ψс<0,4 применяются специальные быстродействующие регуляторы; при ψс=4-6 – ПИД закон регулирования; при ψс=6-10 можно выбирать все законы кроме астатических.
11. В чем заключается задача наладки регуляторов? Перечислите параметры настройки регуляторов непрерывного действия. На какие типовые переходные процессы принято настраивать параметры таких регуляторов?
Задача наладки регуляторов заключается в том, чтобы применительно к данному объекту выбрать (рассчитать) и установить такие настроечные параметры, которые обеспечили бы процесс регулирования, близкий к оптимальному.
Правильно налаженный регулятор должен обеспечивать оптимальное протекание процесса регулирования.
Параметры регуляторов принято настраивать на один из трех типовых переходных процессов.
Апериодический переходной процесс. Процесс с 20% перерегулированием. Процесс с минимальной площадью отклонения
Параметры настройки регуляторов получают из передаточных функций, которые описывают основные законы регулирования.
Для П-регулятора настраиваемым параметром является коэффициент пропорциональности. Для И-регулятора - коэффициент пропорциональности и постоянная времени. Для ПИД-регулятора - коэффициент пропорциональности, постоянная времени и время дифференцирования.
Переходной процесс в автоматической системе должен иметь минимальное время регулирования, небольшое динамическое отклонение регулируемой величины, небольшое перерегулирование и минимальную статическую ошибку. Однако удовлетворить все перечисленные требования одновременно не возможно. Параметры регуляторов настраивают на один из трех типовых переходных процессов.
12. Раскроите существующий объем автоматизации бункера активного вентилирования.
Активное вентилирование - это продувание массы зерна холодным или подогретым воздухом (необходимо при ρ>20%).
•БВ-6, -12.5, 25 и 50.
•К - 878 («Петкус» ГДР)
Автоматизация бункера вентилирования зерна предусматривает автоматическое управление загрузкой, воздухораспределения в бункере, температурой и влажностью зерна и продуваемого воздуха. Сигнал на загрузку подается вручную, после чего срабатывает привод нории и лебедки на подъем поршня заглушки, последний отключается датчиком положения. Для обеспечения рационального вохдухораспределения в бункере после загрузки, фиксируемой датчиком уровня, подается сигнал на привод лебедки для опускания заглушки на уровень зерна (отключается концевиком фиксирующим уровень зерна и включается вентилятором). Если влажность наружного воздуха больше допустимой то срабатывает датчик влажности и включается калорифер, что бы снизить влажность воздуха. При снижении влажности выносимого воздуха фиксирующего влажность зерна и сигналу от датчика влажности отключается вентилятор и срабатывает сигнализация, после чего оператор переводит режим управления оборудования в режим консервации, когда управление ведут по температуре зерна. Если температура зерна достигает максимального значения – срабатывает вентилятор, при этом что бы снизить влажность воздуха его пропускают через калорифер.
13. Каковы технологические требования к обеспечению микроклимата в картофелехранилище? Раскройте принцип автоматического управления микроклиматом картофелехранилища в основной период храпения.
ТП хранения картофеля можно разделить на 3 периода:
Во всех случаях относительная влажность воздуха должна быть максимальной, но без образования конденсата на картофеле.
В оборудование обеспечения картофелехранилища входит: основной вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха в вентиляционно-распределительный канал и тем самым продувание воздухом исполнительным механизмом смесительного клапана, обеспечивающего смешивание наружного и рецеркуляционного воздуха, а также вентилятор и электрокалорифер, обеспечивающий подогрев верхней зоны картофелехранилища. Основной вентилятор срабатывает, если температура фиксируемая в насыпи картофеля отличается от заданной, при этом вентиляционно-распредилительном канале температура выше аварийной (отрицательная). Исполнительным механизмом смесительного клапана управляет пропорц. регулятор датчик которого стоит в вентиляционно-распределительном канале. Этот пропорц. регулятор включается по сигналу от регулятора соотношения фиксирующего, что темперература наружного воздуха ниже заданной картофелехранилища. Что бы исключить образование конденсата по сигналу от датчика температуры, установленного в верхней зоне, срабатывает рецеркуляционный отопительный агрегат, обеспечивающий вентиляцию и обогрев в верхней зоне.
14. Перечислите основные виды САР котлоагрегатов. Раскройте принципы построения автоматизированной системы регулирования па примере парового котла типа ДКВР.
Основные виды САР котельных установок:
Регулятор нагрузки котла (на примере ДКВР). Состоит из датчика давления типа МЭД (1а), регулирующего прибора (1б) и ИМ, регулирующего подачу топлива в топку (П-закон реализуется).
Регулятор соотношения топливо-воздух:
Контур строят на базе регулирующего прибора 2б по двухимпульсной схеме. Один импульс поступает от дифманометра 2а типа ДМ, контролирующего давление газа, а второй - от дифманометра 2б типа ДТ2-200, измеряющего разность давлений в воздухопроводе и атмосферного воздуха.
АСР питания котла: контур аналогичен контуру нагрузки котла и состоит из датчика уровня воды в котлоагрегате типа ДМ (дифманометр), регулирующего прибора 3б, реализующего П-закон регулирования и ИМ, обеспечивающего непрерывную подачу воды в котел.
АСР разряжения: импульс к РП поступает от дифманометра 4а типа ДТ2-50, измеряющего разряжение в топке. РП подает сигнал на заслонку управляющую сервомотором. При полностью закрытой заслонке и недостаточном разряжении в топке включается дополнительно вытяжной вентилятор.
15. Каковы технологические основы управления микроклиматом в теплицах? Раскройте принципы автоматического управления температурой воздуха в теплице.
Оптимальное значение температуры воздуха зависит от: вырабатываемой культуры, стадии развития культуры, уровня освещенности.
Фотосинтез - процесс связывания солнечной энергии в сухом веществе растения.. Интенсивность зависит от: уровня освещенности, температуры, влажности, газового состава окружающего воздуха
Дыхание - процесс обратный фотосинтезу, сопровождаемый окислением углеводов и выделением углекислоты и паров воды.
Определяется температурой и не зависит от уровня освещенности.
График изменения температуры в теплице в течение суток с учетом освещенности Е и времени суток Т.
Нормы технического проектирования для зимних теплиц предусматривают: автоматическое регулирование температуры воздуха; автоматическое регулирование температуры теплоносителя для обогрева почвы;
автоматическое регулирование температуры поливной воды; автоматическое регулирование влажности; автоматическое поддержание концентрации растворов минеральных удобрений в поливной воде.
Достаточное количество света при высокой температуре ускоряет фотосинтез и накопление углеводов, необходимых для роста растений, низкая освещенность и высокая температура приводит к дефициту углеводов и истощению растений. Низкая температура замедляет приостанавливает рост растения.
Максимальной интенсивности фотосинтеза соответствует температура 25-35 С, но с учетом дыхания интенсивность, которого также зависит от температуры, снижается до 20-25 С.
Переходные режимы – массивные части растений прогреваются медленнее, отсюда опасность конденсации на них влаги, заболевание растений, поэтому в режиме переходов от ночного к дневному уровню температур скорость изменения параметров не превышает 6 С/час. В ночное время температура t1 поддерживается неизменной; за час до восхода солнца температура повышается до t2, воздух подсушивается и с восходом солнца вода не конденсируется на растениях и плодах, начинается нормальный процесс фотосинтеза. Если погода пасмурная, то в течении светового дня поддерживается температура t3=t2. При солнце начиная с освещенности 2000 лк. Повышают температуру, в соответствии с величиной освещенности до t4, после этого открывают вентиляционные фрамуги и избыток тепла уходит благодаря вентиляции. Управление температурой воздуха в теплице осуществляется при помощи двух групп водяных калориферов; коньковой и боковой систем форточек. Греющая вода из котельной подается через клапан отопления; открытие форточек вентиляции производится при помощи исполнительных механизмов. Принцип организации управления воздухом осуществляется схемой: позиционный переключатель поочередно переключает датчики температуры и задатчики к измерительному мосту через каждые 4 мин., при этом блок задержки обеспечивает некоторую выдержку времени подключения исполнительных механизмов, необходимую для исключения подачи ложного сигнала, возникающих в переключателях датчика, сигнал разбаланса с моста усиливается усилителем U и поступает на пороговые элементы, которые подают сигнал на включение исполнительных механизмов в зависимости от отклонения температуры воздуха от данной, t=+2-+3 C на механизм верхней правой и верхней левой фрамугами; +4-+5 механизм боковой правой и боковой левой фрамуги; “-1” – клапан отопления включен; “-3” и ”- ” калорифер №1 и №2; при +6 и -6 срабатывает аварийная сигнализация. Блок поправок вместе с датчиками освещенности автоматически корректирует заданное значение t в зависимости от освещенности в теплице.