5-8 asut .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором...

47
Таврійський державний агротехнологічний університет Енергетичний факультет Кафедра АСВ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторних робіт з дисципліни “Автоматичні системи управління технологічними процесами” Мелітополь 2014

Upload: others

Post on 20-Sep-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

Таврійський державний агротехнологічний університет

Енергетичний факультет

Кафедра АСВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт

з дисципліни

“Автоматичні системи управління

технологічними процесами”

Мелітополь

2014

Page 2: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

2УДК 631.171:681.5

Автори:

к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент кафедри АСВ Кашкарьов Антон Олександрович,

Діордієв В.Т. Методичні вказівки до лабораторних робіт 5-8 з дисципліни

“Автоматичні системи управління технологічними процесами” / В.Т. Діордієв, А.О. Кашкарьов - Мелітополь: Таврійський державний агротехнологічний університет. – 2014. – 44 с. Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри АСВ, протокол № 1 від 01.09.14 р. Затверджені на засіданні методичної комісії Енергетичного факультету та рекомендовані до тиражуванні протокол № ___ від «___» ______ 2014 р. Рецензент: д.т.н., проф. Федюшко Ю.М.

Page 3: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

3

З М І С Т

ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ..............................................4

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5 ...........................................................5

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6 .........................................................17

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7 .........................................................23

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8 .........................................................37

Page 4: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

4ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

Загальні відомості про лабораторію

1. Перебування в лабораторії студентів припускається тільки з дозволу і під наглядом викладача (учбового майстра).

2. До виконання робіт в лабораторії допускаються студенти після проведення первинного інструктажу на робочому місці з розписом у “Журналі реєстрації первинного, позапланового, цільового інструктажів з безпеки життєдіяльності”.

3. Всі учасники проведення лабораторних робіт повинні знати: небезпечні і шкідливі виробничі фактори; місце знаходження шафи керування, автоматичних вимикачів кожного стенда.

Перед початком роботи

1. Завчасно одержати від викладача завдання. 2. Перевірити, щоб робоче місце (стенди) не було заставлено сторонніми

предметами. На робочому місці повинне знаходитися тільки те устаткування, що необхідне для виконання даної роботи.

3. Перевірити стан оснащення, правильність підключення блоків. Під час виконання роботи

1 Під час роботи ЕОМ, АСУ чи стендів забороняється від'єднувати шнури, змінювати перегорілі запобіжники, видаляти пил з апаратури.

2. Включати маніпулятор робота тільки при закритій кришці огородження. На кришці огородження повинно бути попереджуюча таблиця “Працювати тільки при закритій кришці”.

3. Не використовувати способів, що прискорюють роботу за рахунок порушення вимог безпеки.

4. Не залишати без нагляду електроустаткування під напругою. При аварійних ситуаціях

1. До ознак можливих аварійних ситуацій належить: поява напруги на корпусах обладнання; пошкодження ізоляції струмоведучих дротах та шнурах; перегрів корпусів апаратури вище +30°С; виникнення вогню та диму в корпусах обладнання; некерованість маніпулятора роботизованої установи; порив шлангів та травлення стислого повітря з компресора.

2. При виникненні аварійної ситуації відключити напругу від устаткування.

3. При перших ознаках некерованості маніпулятора його роботу негайно зупинити натиском червоної кнопки “Аварійна зупинка”.

4. У всіх випадках виникнення аварійних ситуацій чи травматизму докласти викладачу чи завідуючому лабораторією;

Після закінчення роботи

1. Вимкнути у встановленій послідовності електричне живлення стендів. Зупинити роботу компресора та кондиціонера.

2. Повідомити викладача (навчального майстра) про всі несправності, що виникли під час роботи.

Page 5: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

5ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ДІАГНОСТУВАННЯ

ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПАРАМЕТРАМИ

ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ РЕЖИМІВ

Мета роботи

Вивчення методики діагностування електродвигунів за параметрами

експлуатаційних режимів. Придбання навиків настройки та експлуатації

комплексів АСУТП.

Програма роботи:

1. Вивчити теоретичні основи діагностування електродвигунів за

параметрами експлуатаційних режимів.

2. Ознайомитися зі складом та призначенням лабораторного стенду

автоматизованої системи діагностування електродвигунів (ЕД).

3. Для заданої технологічної лінії вибрати ЕД, записати їх паспортні данні.

4. Здійснити ввімкнення лабораторного стенду.

5. Завантажити у мікроЕОМ операційну систему (ОС), та запуск програми

з виконання лабораторної роботи.

6. НДРС Зняти та збудувати статичні характеристики імітатора ІТД-20.

Визначити первинні значення теплового зносу ізоляції ЕД.

Вказівки по підготовці до роботи

1. Проробити теоретичний матеріал щодо діагностування

електрообладнання за параметрами експлуатаційних режимів, [1].

2. Вивчити алгоритм роботи з ЕОМ [2, 3].

3.Відповісти на контрольні питання.

Page 6: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

6

Вказівки по виконанню роботи

1 Теоретичні відомості

В теперішній час однією із проблем, що стоять перед електротехнічними

службами сільськогосподарських організацій, являється скорочення збитків від

відказів електрообладнання і зниження працезатрат на його обслуговування. У

зв'язку з цим все більше визнання одержують методи технічної діагностики, які

сприяють успішному вирішуванню даної проблеми.

Впровадження технічної діагностики електрообладнання дозволяє

проводити профілактику по визначенню його технічного стану, яка забезпечує

облік індивідуальних особливостей зносу електрообладнання, що дозволить, з

однієї сторони усунути передчасні ремонти і скоротити затрати на

експлуатацію, а з другої – підвищити експлуатаційну надійність

електрообладнання.

Серед різноманітних факторів, що визначають строк служби ізоляції

електричних машин, одним із основних є теплове старіння. При аналізі

експлуатаційних режимів особливе значення набувають методи розрахунку

швидкості теплового старіння електричної ізоляції і визначення строку її

служби.

Перші роботи в цьому напрямку мали переважно експериментальний

характер і вони послужили формулюванню т.з. правила "восьми градусів" у

відповідності з якими підвищення температури ізоляції на кожні вісім градусів,

скорочує строк служби вдвічі.

Аналітичне це правило виражається у виді рівняння:

D = D0 ⋅ e-0.866v,

де D0 – строк служби ізоляції при температурі 0 °С;

v – температура ізоляції, °С.

Page 7: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

7Однак вимірювання температури працюючого обладнання, наприклад,

електродвигунів, представляє відомі технічні труднощі, а дистанційне

вимірювання потребує прокладки допоміжних дротів, тому для безперервного

діагностування і прогнозування процесів теплового зносу ізоляції

електродвигунів використовуються відносні методи. Одним з таких методів

з'являється вимірювання квадрата струму (або квадрата кратності споживаного

струму), навантаження.

Цей метод базується на такому положенні:

∫∫ ⋅=⋅τt

0

2t

0

dtkdt ,

де τ, k – відповідно перевищення температури обмотки двигуна над

температурою навколишнього середовища кратність струму, споживаного ЕД.

Рисунок 1 – Графіки k2 = f(t) i τ = f(t).

Із приведеного можна заключити, що площа, яка обмежена поточним

перевищенням температури обмотки та віссю часу (рисунок 1) пропорційна

площі, обмеженій квадратом кратності струму, що потребує ЕД і віссю часу.

Таким чином, сумуючи з наростаючим підсумком квадрати кратності

струму, що споживає ЕД можна відносно складати перевищення температури

Page 8: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

8обмоток над температурою навколишньої середи, що в свою чергу дає

інформацію про ступінь теплового зносу ізоляції за відрізок часу що

контролюється

k = 1, τ = τH i r

r1H

⋅σ=ε=ε

де (ε - швидкість теплового зносу ізоляції), тоді за одну годину роботи ЕД

з номінальним навантаженням по струму тепловий знос ізоляції буде рівний 1

базовому часу.

Якщо ураховувати з наростаючим підсумком квадрат кратності струму з

початку експлуатації електродвигуна, то можна прогнозувати ймовірність його

подальшої безвідмовної роботи. При досягненні значення теплового зносу

20000 базових часів, це буде означати, що ЕД відпрацював увесь ресурс зносу

ізоляції і при його подальшій експлуатації ймовірність безвідмовної роботи

дуже низька.

2 Опис лабораторного стенду

Автоматизована система діагностування (АСД) призначена для контролю

параметрів і діагностування асинхронних двигунів будь-якої технологічної

лінії. Лабораторна установка складається із п'яти основних модулів: імітатора

струмових датчиків, комутатора каналів, контролера, мікроЕОМ з дисководом і

принтером, а також кольорового графічного терміналу (дисплея), з'єднання

яких показано на рисунок 2.

Page 9: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

9

Рисунок 2 – Автоматизована схема діагностування ЕД. Схема

структурно-функціональна.

Система дозволяє відображати стан експлуатаційних режимів ЕД.

Основними параметрами контролю є: струм, що споживаються; температура

навколишнього середовища.

Система забезпечує опитування і одержання інформації про основні

параметри контролю від 1 до 19 ЕД.

Імітатор струмових датчиків ІСД-20 формує двадцять (1...19-струми ЕД,

20-значення температури навколишнього середовища) стандартних по ГСП,

незалежних струмових сигналів від 0 до 5 мА з можливістю плавного

регулювання кожного з них.

Опитування і перетворення аналогової інформації з ІСД-20 у цифрову

форму здійснює контролер промисловий АНБ-810. А оскільки даний контролер

має тільки один вхід АЦП (аналого-цифрового перетворення), то кожний із

струмових сигналів підключається до входу АЦП послідовно через комутатор

каналів КК-20, роботою якого керує програма, що записана в ППЗП

(перепрограмуючий запам'ятовуючий пристрій) контролера. На передній

панелі комутатора розташовані цифрові світлодіодні індикатори, які

відображають номер каналу, що опитується. АЦП контролера перетворює

аналоговий сигнал у цифровий код і через пристрій послідовного обміну

(ППО) передає його в мікроЕОМ для якого ППО є складовою частиною.

Page 10: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

10МікроЕОМ здійснює обробку інформації у відповідності з введеною

програмою і виводить на екран ЕОМ і КГТ всю необхідну текстову і графічну

інформацію. Програмні засоби, які реалізують алгоритм роботи

автоматизованої системи діагностування записані в модулях ППЗП контролера

і на вінчестері ЕОМ.

3 Вибір кількості і параметрів електродвигунів

Для вибору кількості і параметрів ЕД викладач видає студентам

індивідуальне або в цілому для бригади завдання у вигляді технологічної лінії

або окремої машини. Студенти, користуючись технологічною і довідковою

літературою, визначають або комплектують набір машин, які складають

технологічну лінію, уточнюють кількість ЕД для кожної машини і в цілому для

лінії, а також записують основні паспортні данні електродвигунів (потужність,

номінальну частоту обертання і т.д.).

Наприклад розглянемо склад обладнання лінії запарювання корму, основні

параметри якої наведені у таблиці 1.

Таблиця 1-Технологічне і електросилове обладнання технологічної лінії

запарювання кормів.

Паспортні дані Найменування

машин і

обладнання

Кількість

ЕД ма-

шин

Тип ЕД Рн,

кВт

n,

об/хв

Примітки

Дробарка 3 4АМ160М8УЗ

4АМ160М4УЗ

4АМ160М8УЗ

11

18,5

11

730

1470

730

ЕД завантаження

ЕД дробарки

ЕД вивантаження

Сепаратор 1 АИР112М4УЗ 5,5 1440 ЕД змішувача

Запарник-

змішувач

2 4АМ180S4УЗ

4АМ160S8УЗ

22 1470

730

ЕД шнека

вивантаження

Page 11: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

11

4 Вмикання лабораторного стенду

Вмикання апаратів АСУ можливо ТІЛЬКИ 3 ДОЗВОЛУ ВИКЛАДАЧА.

Черговість вмикання комплексів АСУТП наступна:

1. Впевнитися у правильності з'єднання всіх елементів системи і наявності

заземлення їх корпусів.

2. Перевести тумблер СТАРТ-СТОП контролера АНБ-810 у положення

СТАРТ (на індикаторі комутатора з'явиться сигналізація опитування двигунів).

3. Ввімкнути тумблери МЕРЕЖА імітатора ІТД-20.

4. Ввімкнути мікроЕОМ і принтер, вставити в нього папір.

5. Завантажити у мікроЕОМ програму лабораторної роботи №1.

5 Завантаження програм виконання лабораторної роботи

1. Запустити виконавчий файл diagnostica.exe. У результаті чого на екрані

з’явиться робоче вікно програми (рисунок 3), за допомогою якого можна

повторити теоретичний матеріал та продовжити виконання лабораторної

роботи.

Page 12: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

12

Рисунок 3 – Робоче вікно програми лабораторної роботи.

2. Увімкнути блок зв’язку лабораторного стенду та мікроЕОМ, який

знаходиться на ІТД-20.

При виборі кількості електродвигунів та визначення їх параметрів

необхідно керуватись завданням, котре видає викладач, та довідковою

літературою.

Після вибору ЕД та визначення їх параметрів, можна приступати до

виконання лабораторної роботи у діалогу з мікро ЕОМ.

Для того щоб продовжити лабораторну роботу необхідно натиснути

кнопку “Виконання роботи ” (рисунок 3). На екрані дисплея з'явиться таблиця з

параметрами 19 двигунів, які введені у пам'ять ЕОМ (рисунок 4).

Page 13: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

13

Рисунок 4 – Робоче вікно програми. Вибір параметрів електродвигуна.

Необхідно з їх числа вибрати один ЕД ідентичний будь-якому існуючому у

завданні записати його порядковий номер, відмітити його на моніторі та

встановити струм двигуна за допомогою ІТД-20.

Для вибраного двигуна виконується моделювання зносу ізоляції та

отримання діаграми випадкового процесу.

Після встановлення робочого струму вибраного ЕД, можна приступати до

отримання графіку випадкового процесу, з наступною розпечаткою, і

моделювання теплового старіння ізоляції.

Для чого на робочому вікні, при виборі параметрів ЕД, натискується

відповідна кнопка (рисунок 4).

При натисканні кнопки “Випадковий процес”, з’явиться робоче вікно для

отримання навантажувальної діаграми з послідуючого роздруку (рисунок 5).

Page 14: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

14

Рисунок 5 – Робоче вікно програми для отримання навантажувальної

діаграми вибраного електродвигуна.

Коефіцієнт завантаження встановлюється автоматично, на основі

введеного робочого струму при виборі ЕД (рисунок 4). Якщо всі данні

відповідають завданню, то можна натиснути кнопку “Старт”. При отриманні

навантажувальної діаграми дані можна записати з екрану монітора або, при

наявності принтера, розпечатати, а якщо деякі данні не відповідають завданню,

то необхідно повернутись до попереднього вікна та виправити помилку.

При натисканні кнопки “Знос ізоляції” (рисунок 4) на екрані монітора

з’являється вікно програми, яке дозволяє моделювати знос ізоляції в залежності

від коефіцієнта завантаження (рисунок 6).

Алгоритм роботи з вікном наступний: натискується кнопка “Старт”;

робимо активним бігунок регулювання коефіцієнта завантаження (він

виділяється контурною лінією); стрілочками на клавіатурі або мишкою

регулюємо коефіцієнт завантаження – значення коефіцієнта завантаження

показується над бігунком. При бажанні повторити процес, достатньо знов

натиснути кнопку “Старт”.

Page 15: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

15

Рисунок 6 – Робоче вікно програми для моделювання зносу ізоляції у

залежності від коефіцієнту завантаження.

Зробити висновки по роботі. Виключити систему можна тільки після пе-

ревірки одержаних даних і при отриманні дозволу викладача.

6 НДРС

Зняти і побудувати статичні характеристики імітатора і ІТД-20.

Встановити початкові значення теплового зносу ізоляції ЕД

Статичні характеристики задатчиків ІТД-20 представляють залежність:

І = f(а),

де І – струм задатчика ІТД-20, А

а - кут повороту резистора задатчика ІТД-20.

Для визначення початкових значень теплового зносу ізоляції ЕД потрібно,

завантаживши відповідну програму, яка знаходиться у верхньому меню

“Початкове старіння”.

Page 16: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

16Звіт по лабораторній роботі повинен включати найменування і мету

лабораторної роботи, початкові дані, роздруку з мікроЕОМ, побудовані

графіки і висновки по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що розуміється під діагностуванням електрообладнання.

2. Які особливості роботи електродвигунів в режимі перевантаження і чи

являється він аварійним, вимагаючи вимикання споживачів від мережі.

3. Яка методика в основі алгоритму оцінки теплового зносу ізоляції ЕД.

4. Що уявляє собою лабораторний стенд АСД і чи може він працювати в

сполученні із реальним обладнанням.

5. Який порядок вмикання автоматизованої системи в роботу.

6. Яким чином здійснюється передача інформації у ЕОМ про режими

роботи електродвигунів і які пристрої при цьому задіяні.

7. Які міри повинні бути прийняті обслуговуючим персоналом при

виробленні ЕД свого ресурсу теплового зносу ізоляції.

8. Яким чином здійснюється введення у комп'ютер початкових

характеристик вибраних електродвигунів.

9. В яких одиницях змірюється тепловий знос ізоляції ЕД.

10. До якого класу АСУТП відноситься дана АСД ЕД.

Список літератури

1. Овчаров В.В. Эксплуатационные режимы работы и непрерывная диаг-

ностика электрических машин в сельскохозяйственном производстве/ В.В. Ов-

чаров. – К.: Изд. УСХА, 1990.-168с.

2. Кузьменко Ю.В. ДВК. Обработка текстовой информации/ Ю.В. Кузь-

менко, В.В. Негодюк. – М.: Воениздат, 1990.-192с.

3. Конспект лекцій із дисципліни АСУТП.

Page 17: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

17ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

ПРОМИСЛОВИЙ РОБОТ-МАНІПУЛЯТОР

Мета роботи

Вивчення конструкції та принципу дії промислових роботів-маніпуляторів

Програма роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал з розвитку та стану робототехніки.

2. Ознайомитися з складом та призначенням лабораторного стенду.

3. Здійснити вмикання та підготовку лабораторного стенду до роботи.

Встановити потрібний тиск повітря у системі.

4. Розробити алгоритм керування роботом для виконання отриманого від

викладача індивідуального завдання.

5. Виконати запропоноване викладачем завдання у ручному режимі.

6. Скласти та набрати програму на пульті керування.

7. Виконати завдання в автоматичному режимі.

Вказівки по підготовці до роботи

1. Проробити теоретичний матеріал з робототехніки [1].

2. Вивчити основні принципи роботи роботів та систем керування ними.

3. Відповісти на контрольні запитання даних методичних вказівок.

Вказівки по виконанню роботи

1 Теоретичний матеріал

Згідно з визначенням Міжнародної організації стандартизації,

промисловий робот – це багатофункціональний маніпулятор, позиційно-

Page 18: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

18керований, перепрограмований, з кількома ступенями свободи, здатний

пересувати матеріали, деталі, інструменти та спеціальні прилади і призначений

для виконання різноманітних задач у процесі здійснення запрограмованих

рухів. Зараз існує три покоління роботів. Роботи першого покоління мають

жорстку програму і призначені для виконання визначеної послідовності

технологічних операцій. Програма складається оператором. При переході на

нові операції необхідно перепрограмувати робота. Здатність до прийняття

навколишнього середовища у цих роботів відсутня. Розширення функцій таких

роботів потребує розробки додаткових пристроїв, котрі по вартості іноді

більше вартості самого робота.

Роботи другого покоління – адаптивні. Відрізняються більш широким

набором чутливих елементів і виконавчих пристроїв, та наявністю систем

адаптації, яка обробляє за допомогою ЕОМ сигнали зовнішнього середовища і

внутрішніх зворотних зв’язків, виробляючи закон керування з урахуванням

фактичних обставин, котрі можуть безперервно змінюватися. Цей принцип

зводиться до системи "клас ситуацій – дія". Клас ситуації – сукупність

подібних ситуацій, що потребують однієї дії. У разі зміни ситуації,

автоматично змінюється дія.

Трете покоління роботів від перших двох відрізняється тим, що крім

автоматизації фізичних дій людини, вони можуть виконувати також

інтелектуальні функції. Їх специфічною рисою являється здатність до

самонавчання у процесі виконання різноманітних операцій, а також

збереження працездатності в умовах неповної інформації і навіть при її

тимчасовій відсутності.

Слід уяснити, що у промисловості у даний час широко експлуатуються усі

три покоління, кожне з яких ефективно виконує своє коло задач.

2 Опис лабораторного стенду

Page 19: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

19Даний стенд виконаний на базі промислового робота першого покоління

МП-9С, що призначений для автоматизації технологічних процесів, де

необхідно виконувати операції захвату деталей, їх переносу та встановлення на

технологічне обладнання. Лабораторна установка складається із чотирьох

основних агрегатів: робота МП-9С, електронного циклового програмного

пристрою ЕЦПП, компресора 2ВУ0. 25-0. 17/7.3 та об’єкту керування, що

показано на структурно-функціональній схемі (рисунок 1).

Рисунок 1 – Роботизована АС. Схема структурна функціональна.

Керування роботизованою системою можливо у двох режимах –

автоматичному та ручному. Перемикачі режимів, кнопки виконання основних

операцій у ручному режимі та блок програмування показані на структурно-

функціональній схемі (рисунок 2.).

При складанні програми для автоматичного режиму слід користуватися

наступними командами блоку програмування:

1-0 – рука вперед

2-0 – рука назад

3-0 – рука вліво

4-0 – рука вправо

0-1 – рука уверх

0-2 – рука униз

0-5 – стискання захвату

0-6 – розтиск захвату

0-9 – затримка часу

0-0 – кінець програми

3 Вмикання лабораторного стенду

Підключення апаратів стенду можливо –

Об’єкт керування

Робот МП-9С

Програмний пристрій

ЕЦПУ

Компресор 2ВУ0.25

Page 20: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

20ТІЛЬКИ З ДОЗВОЛУ ВИКЛАДАЧА!

Послідовність вмикання агрегатів слідуючи:

1. Переконатися у правильності з’єднання усіх елементів установки та

наявності заземлення їх корпусів.

2. Включити компресор і встановити тиск повітря у мережі 0,4 МПа

(4атм.).

3. Включити ЕЦПП.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 … 23 24 25 26 27 28 29 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

а)

б)

рука вперед рука назад рука вправо рука вліво

рука уверх рука униз розтиск захвату стиск захвату

в)

Рисунок 2 – Електронний цикловий програмний пристрій.

а) – блок програмування;

б) – блок ручного керування.

в) – кнопки виконання основних операцій у ручному режимі

4 Виконання індивідуального завдання

Розробити маршрут пересування вказаних у завданні деталей.

Виконати завдання у ручному режимі.

Page 21: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

21Розробити програму для робота і набрати її на ЕЦПП.

Виконати завдання в автоматичному режимі.

5 НДРС

Виконати регулювання кута повороту та висоти підйому руки на макеті

робота. Розробити структурно-функціональну схему ЕЦПП.

Звіт по лабораторній роботі повинен включати її назву та мету, малюнки

та опис лабораторного стенду, індивідуальне завдання, складені програми для

керування роботом та висновки по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які загальні поняття робототехніки ви знаєте.

2. Скільки є поколінь роботів і які їх функціональні можливості?

3. Із яких основних блоків складається лабораторний стенд, яка

послідовність їх вмикання?

4. Що собою являє пульт керування роботом і які функції він виконує?

5. Які правила безпеки необхідно виконувати при роботі з роботом?

6. До якого покоління роботів слід віднести маніпулятор МП-9С і чому?

7. Яким чином здійснюється керування роботом у ручному режимі?

8. Як складається і вводиться програма для автоматичного

функціонування маніпулятора?

9. Що собою являє об’єкт керування

10. Які основні причини відмов у робота, як їх визначити та усунути?

Список літератури

1. Боголюбов А.Н. Популярно о робототехнике/ А.Н. Боголюбов,

Д.А. Никитин. – Киев: Научная мысль, 1989. – 200с.

2. Верью Ж. Телеуправление роботами с помощью ЭВМ/ Ж. Верью,

Ф. Куафе. – М.: Мир, 1989. – 189с.

3. Конспект лекцій з дисципліни АСУТП.

Page 22: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

22

Page 23: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

23ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ

ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ ПРИГОТУВАННЯ КОМБІКОРМІВ

Мета роботи

Вивчення методики складання рецептів та автоматизації технології

приготування комбікормів різноманітного призначення. Здобуття навиків

настройки та експлуатації комплексів АСУТП.

Програма роботи

1. Вивчити технологію виробництва комбікормів.

2. Ознайомитися з технічними характеристиками агрегату УМК-Ф-2.

3. Ознайомитися з лабораторною установкою АСУТП приготування

комбікормів і призначенням її окремих блоків та систем.

4. Скласти рецепт комбікорму у режимі діалогу з мікроЕОМ.

5. Реалізація алгоритму функціонування АСУТП приготування заданого

рецепту комбікорму. Зробити висновки по роботі.

6. НДРС. Скласти функціональну схему автоматизації комбікормової

установки.

Вказівки по підготовці до роботи

1.Пропрацювати теоретичний матеріал з технології приготування

комбікормів.

2.Ознайомитись із методикою складання рецептівкомбікормів.

3.Ознайомитись із технологічними особливостями роботи малогабаритних

комбікормових установок.

4.Відповісти на контрольні запитання до лабораторної роботи №3 даних

методичних вказівок.

Page 24: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

24Вказівки по виконанню роботи

1 Технологія виробництва комбікормів

Для забезпечення процесів росту і розвитку, нормального

функціонування усіх систем організму сільськогосподарських тварин необхідні

витрати певної кількості поживних речовин та енергії, джерелом яких

являються корми. По хімічним та фізичним властивостям корми підрозділяють

на грубі, соковиті і концентровані. Але потреби тварин у поживних,

мінеральних і біологічно активних речовинах як правило не відповідають

складу цих речовин в окремих кормах. Тому найкраще використання поживних

речовин при годуванні тварин досягається не окремими кормами, а сумішами,

так як їхня кормова цінність вища кормової цінності кожного із компонентів.

Найбільш раціональна форма використання концентрованих кормів у

тваринництві – це комбікорми, які представляють собою складну однорідну

суміш, відповідним чином оброблених компонентів, підібраним по науково-

обґрунтованим рецептам для забезпечення повноцінного годування тварин та

найбільш ефективного використання поживних речовин у раціоні.

При складанні рецептів комбікормів кормові компоненти, що входять у

суміш, мають бути взяті у кількостях, не викликають поганої дії на організм

тварин або птахів, для чого необхідно знати граничні норми компонентів,

необхідних окремому виду тварин чи птахів.

Основою для складання рецептів комбікормів є норми годування

сільськогосподарських тварин, а також розроблені з урахуванням цих норм

діючі у державі стандарти на комбікорму для тварин відповідального віку та

виробничих груп.

Рецептам комбікормів у залежності від призначення присвоюють

виключно певні номери у межах десятків для кожного виду тварин та птахів,

що показано у таблиці 1.

Page 25: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

25Таблиця 1 – Нумерація рецептів комбікормів

Вид тварин Номери рецептів Курки 1…9 Індички 10…19 Качки 20…29 Гуски 30…39 Інша птиця (цесарки, голуби) 40…49 Свині 50…59 ВРХ 60…69 Коні 70…79 Вівці 80…89 Кролики та нутрії 90…99 Пушині звірі 100…109 Риби 110…119 Продуценти і лабораторні тварини 120…129

У межах встановлених десятків рецептів присвоюють порядкові числа по

виробничим групам тварин (табл. 2).

Таблиця 2 Склад рецептів виробничих груп тварин

Номер рецепту Вид і група сільськогосподарських тварин та птиці

Кури 1. Курки-несушки 2. Курчата та молодняк у віці від 1 30 днів 3. Молодняк курок у віці: від 31 до 90 днів 4. від 91 до 130 днів і т.і. ВРХ 60. Дійні корови 61. Стельни та сухостійні корови 62. Телята у віці від 1 до 6 міс. . 65. Велика рогата худоба (откорм) і.т.і.

При складанні рецепту комбікорму слід мати на увазі, що крім

стандартних рецептів існують також виконавчі рецепти комбікормів, котрі

формуються з існуючих у господарстві компонентів.

Page 26: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

26При розрахунку рецепту для оптимальному складу комбікорму

використовується так звана вартісна (або бальна) цільова функція.

У першому випадку цю функцію можна записати у загальному виді:

∑=

→⋅++⋅+⋅=⋅=n

1inn2211ii minxcxcxcxcF(x) K ,

де сі – вартість одиниці маси і-го компоненту;

хі – кількість компоненту, що вводиться у комбікорм.

Але, з урахуванням різної вартості сировини та коливанням поживної

цінності компонентів, більш стабільною є бальна цільова функція, яка має

вигляд:

( ) ∑=

→⋅=n

1iii minxδxF ,

де δі – бальна оцінка компоненту.

У свою чергу бальна оцінка будь-якого компоненту визначається із

наступного рівняння:

∑=

=n

1j min j

j i

iA

aδ ,

де aі j – зміст j-го показника поживності в i-му компоненті комбікорму;

Aj min – мінімально допустиме значення відповідного показника

поживності комбікорму.

На практиці, для складання оптимального складу рецептури комбікормів

виконується так званий симплекс-метод, який використовується при рішенні

задач лінійного програмування.

Для приготування комбінованих кормів у нашій країні збудована ціла сіть

державних та міжгосподарчих комбікормових заводів з високим рівнем

механізації, електрифікації та автоматизації.

Але вітчизняна та зарубіжна практика показує, що втрати на виробництво

комбікормів значно нижчі при використанні малогабаритних комбікормових

агрегатів безпосередньо у господарствах і, зокрема на фермах, що відкриває

великі перспективи збереження у комбікормах цінних не зернових додатків:

Page 27: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

27трав'яної муки, сухого жому, гідролу, сухих коренеплодів та ін., які мають бути

великим резервом збільшення кількості, підвищення якості та зниження

собівартості комбікормів.

Нині для виробництва комбікормів з місцевої сировини розроблено багато

малогабаритних агрегатів, серед яких найбільш поширеними стали: ОЦК-4-1,

"Харківчанка", УМК-Ф-2, К-Н-5-1 та ін.

Комбікормовий агрегат ОЦК-4 застосовується на фермах з повним

технологічним циклом та спрощеною схемою. Застосування даних агрегатів

дозволяє повністю механізувати прийом кормових компонентів, очищення від

домі шків, подрібнення дозування, змішування та видачу готової суміші.

Повний комплект обладнання ОЦК-4 складається з наступних блоків:

очищення та накопичення запасу сировини; приготування сипких кормів;

приготування білково-вітамінних добавок; приготування мінеральних добавок;

приготування гранульованих кормів; введення у корма рідких добавок.

2 Технічна характеристика агрегату УМК-Ф-2

У даній лабораторній роботі вивчається автоматизована система

управління роботою малогабаритної комбікормової установки УМК-Ф-2

(рисунок 1), що призначена для господарств з потребою 20...60т комбікормів на

добу.

Малогабаритна комбікормова установка у порівнянні з агрегатом ОКЦ-15

збільшує продуктивність в 2,6 разу при одночасному зниженні питомої

матеріалоємності у 2,8 рази та питомої енергоємності в 4,2 рази.

Основні характеристики агрегату УМК-Ф-2 наступні:

Продуктивність, т/г. 2,5

Встановлена потужність, кВт. 25

Рівномірність змішування компонентів, % 90

Кількість обслуговуючого персоналу 1

Page 28: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

28

Рисунок 1 – Технологічна схема малогабаритної комбікормової установки

УМК-Ф-2: 1 – бункер додатків; 2 – норія; 3 – сепаратор; 4 –

магнітна колонка; 5 – розподільний шнек; 6 – привід засувок; 7 –

наддозаторні бункери; 8 – дробарка; 9, 10 – гвинтовий

транспортер-змішувач; 11 – бункер-складач готової продукції; 12

– блок дозаторів.

Базовий варіант функціонування установки УМК-Ф-2 припускає

настроювання оператором дозаторів у відповідності з розробленим рецептом

комбікорму із послідуючим його приготуванням.

Проте багаточисельні збурюючи впливи, які мають місце у цьому

складному процесі, часто порушують заданий режим роботи установки. Окрім

того, із-за необхідності переробки значного об'єму інформації з метою

формування керуючих дій, оператору практично неможливо оптимізувати

протікання технологічного процесу.

Рішення цієї задачі можливо лише завдяки автоматизації роботи даної

установки з обробкою інформації за допомогою засобів обчислювальної

Page 29: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

29техніки, тобто потрібне створення АСУТП, реалізація основних принципів якої

розглядається у даній лабораторній роботі.

3 Опис лабораторної установки

Лабораторна установка складається із блоку керування та блоків

виконавчих механізмів.

Включення лабораторного стенду виконується у наступній послідовності:

включення комп’ютеру, запуск програми з лабораторною роботою, блок

живлення імітатору АСУТП.

Блок керування уявляє собою програму, яка записана у лабораторній

мікроЕОМ. За допомогою програмного забезпечення здійснюється вибір

рецепту комбікорму, на цьому етапі контролюються поживність комбікормової

суміші та її вартість, що дозволить своєчасно попередити невідповідність

комбікорму зоотехнічним та економічним вимогам. Крім того за допомогою

програмного забезпечення здійснюється дистанційне керування виконавчими

механізмами, котрі складають блок виконавчих механізмів. Структурна схема

лабораторної установки приведена на рисунку 2.

Рисунок 2 – Лабораторна установка приготування комбікормів. Схема

структурна.

Блок керування (рисунок 3) складається з двох блоків:

− блок теоретичних відомостей, в якому наведений матеріал для

виконання лабораторної роботи;

− блок виконання лабораторної роботи.

Page 30: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

30

Рисунок 3 – Блок керування. Робоче вікно програми.

4 Складання рецепту комбікорму

Для складання рецепту комбікорму треба отримати у викладача вихідні

данні: вид тварини та птиці, необхідний об'єм продукції, наявність інгредієнтів,

обмеження по вартості комбікорму і т.д.

Алгоритм складання рецепту наведено у теоретичних відомостях.

Для практичної реалізації алгоритму необхідно виконати наступні дії:

− запустити програму “Лабораторна робота №3”, шляхом подвійного кліку

мишкою або натискання клавіші Enter на файлі kombi.exe або на

відповідному ярлику на робочому столі;

− вибрати блок “Приготування комбікорму”, “Складання рецепту”

(рисунок 4);

− вказати вхідні данні, які були надані викладачем для виконання

лабораторної роботи, у відповідні строки;

− увести відносну кількість кожного інгредієнту, керуючись зоотехнічними

вимогами та матеріалами теоретичних вимог даних методичних вказівок;

Page 31: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

31

Рисунок 4 – Вікно діалогу “Складання рецепту”

− для розрахунку складеного рецепту, необхідно натиснути кнопку

“Прийняти данні” (рисунок 4);

− якщо результати розрахунку не відповідають вимогам, які були надані

викладачем, необхідно корегувати вхідні дані, з огляду на надані

інгредієнти у завданні - натиснути кнопку “Прийняти данні”;

− при відповідності результатів вимогам - натиснути кнопку “Готово”, при

цьому данні складеного рецепту будуть занесені до файлу, в який будуть

заноситись результати виконання кожного етапу. Після виконання даного

етапу результати показати викладачу.

5 Реалізація алгоритму функціонування АСУТП приготування комбікорм.

Реалізація алгоритму приготування комбікорму складається з двох

технологічних етапів: завантаження бункерів та приготування комбікорму.

Приготування комбікорму виконується в “ручному” режимі (блок

“Теоретичні відомості”) і в “Автоматичному” (блок “Приготування

комбікорму”).

Page 32: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

32Для того щоб виконати завантаження бункерів в “ручному” режимі

необхідно запустити відповідну підпрограму - вибрати блок “Теоретичні

відомості”, “Завантаження бункерів” (рисунок 5). Запускаючи у відповідній

послідовності робочі машини, завантажуємо бункери інгредієнтами. На

робочому вікні підпрограми ви бачите схематичне позначення установки УМК-

Ф-2, на якій у процесі виконання лабораторної роботи буде візуально

показуватись стан робочих органів та наповненість бункерів.

Треба пам’ятати про особливості пуску групи двигунів на технологічній

лінії – запуск необхідно проводити з кінця лінії. У даному випадку

послідовність завантаження інгредієнту буде мати вигляд: відкрити клапан –

увімкнути завантажувальний шнек – увімкнути магнітну колонку та циклон –

увімкнути норію. Послідовність вимикання буде мати такий же вигляд, але у

зворотному напрямку. Для зміни інгредієнту не обов’язково виключати всю

лінію, оскільки це в реальних умовах супроводжується втратою часу та частим

пуском робочих машин. При роботі лінії, щоб змінити інгредієнт можна

вимкнути норію, закрити клапан заповненого бункера та відкрити клапан

порожнього бункера.

Рисунок 5 – Вікно діалогу “Завантаження бункерів”

Page 33: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

33Всі зміни стану технологічного обладнання відображаються на

схематичному позначення мобільного комплексу УМК-Ф-2 у вікні та на стенді,

індикацією стану напроти кнопки керування та у відповідних “Вікнах

повідомлень”. Крім того послідовність дій оператора контролюється

програмою, та, у випадку помилок, видаються підказки у відповідному вікні.

Для приготування комбікормової суміші необхідно з блоку “Теоретичні

відомості” запустити “Приготування комбікорму” (рисунок 6).

Як можна побачити, модель побудови вікна аналогічна попередньому, але

виконання пуску робочих машин та механізмів має свої особливості.

Щоб приготувати комбікорм необхідно запустити робочі машини у

послідовності: змішувач – дробарка – відкрити усі клапани – увімкнути

транспортер.

Слід нагадати, що послідовність включення може мати кілька варіантів,

але програма буде видавати підказки при появі явних порушень послідовності

вмикання робочих машин.

Для того щоб виконати алгоритм приготування комбікормової суміші в

“автоматичному” режимі необхідно запустити відповідну підпрограму -

вибрати блок “Приготування комбікорму”, “Робота агрегату УМК-Ф-2”

(рисунок 7).

Page 34: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

34

Рисунок 6 – Вікно діалогу “Приготування комбікорму”.

Рисунок 7 – Вікно діалогу “Робота агрегату УМК-Ф-2”.

Після виконання цього етапу роботи результати показати викладачу.

Page 35: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

35

6 НДРС

Самостійна робота студентів буде полягати у виконанні двох завдань.

Основна вимога до студентів це застосування творчого підходу до

вирішення поставленого завдання з дотриманням норм і здорового глузду.

Завдання складаються із складання схеми функціональної технологічної

ділянки (ділянка вказується викладачем, для прикладу, скласти схему

функціональну лінії подрібнення) та розміщення датчиків на цій ділянці, на

погляд виконавця лабораторної роботи, з зображенням зв’язку поставлених

датчиків із робочими машинами.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які переваги мають комбіновані корма перед іншими видами кормів?

2. Назвіть існуючу сіть комбікормових підприємств у нашій країні.

3. Чим обгрунтована необхідність розробки малогабаритних

комбікормових установок і яка їх область використання.

4. Які існують рецепти комбікормів і яка система їх позначення.

5. Що собою уявляє лабораторний стенд АСУТП приготування

комбікормів і яке призначення його основних блоків.

6. Назвіть параметри контролю та регулювання автоматизованої системи

керування установкою УМК-Ф-2. До якого класу АСУТП відноситься дана

система.

8. Який алгоритм пуску та налагодження лабораторної установки АСУТП

приготування комбікорму.

9. Яким чином передається інформація від імітатора до мікроЕОМ.

10. Які критерії оптимізації роботи автоматизованої установки УМК-Ф-2.

Page 36: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

36

Список літератури

1. Кошелев А.Н. Производство комбикормов и кормовых смесей/

А.Н. Кошелев, Л.А. Глебов. – М.: Агропромиздат, 1986. – 174с.

2. Куликовский И.В. Машины и оборудование для приготовления кор-

мов. Справочник/ И.В. Куликовский, Ф.С. Кирпичников, Е.И. Резник. –

М.: Россельхозиздат, 1987. – 212с.

3. Діордієв В.Т. Автоматизація процесів виробництва комбікормів в

умовах реформованих господарств АПК/ В.Т. Діордієв.-

Сімфероплоль: Доля, 2007. – 138 с.

4. Трегуб Л.И. Кормоцехи свиноводческих ферм и комплексов/

Л.И. Трегуб, Н.М. Праватов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 207 с.

5. Конспект лекцій з дисципліни АСУТП.

Page 37: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

37ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ

МІКРОКЛІМАТОМ ТВАРИННИЦЬКОГО ПРИМІЩЕННЯ

Мета роботи

Вивчення методики розрахунку системи мікрокліматом тваринницького

приміщення. Придбання навиків настройки і експлуатації комплексів АСУТП.

Програма роботи

1. Вивчити теоретичні основи розрахунку системи мікроклімату

тваринницьких і птахівницьких приміщень.

2. Ознайомитись зі складом і призначенням лабораторного стенду АСУ

мікрокліматом тваринницького приміщення.

3. Ввімкнути та настроїти лабораторний стенд.

4. Розрахувати дисперсію ряду значень зонних температур тваринницького

приміщення.

5. Реалізувати алгоритм функціонування АСУ мікрокліматом, одержати

роз-печатки з мікроЕОМ, побудувати графіки зміни основних параметрів

технологічного процесу і режиму роботи електрообладнання, зробити

висновки по роботі.

6. НДРС. Зняти і побудувати статичні характеристики датчиків

температури і вологості імітатора АСУ мікрокліматом.

Вказівки по виконанню роботи

1. Пропрацювати теоретичний матеріал відносно розрахунку систем

мікроклімату [1, 2].

2. Вивчити алгоритми роботи з мікроЕОМ та імітатором АСУТП [4,3].

3. Відповісти на контрольні запитання до лабораторної роботи.

Page 38: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

38Вказівки по виконанню роботи

1 Теоретичні відомості

У промисловому тваринництві впроваджуються нові інтенсивні технології

і способи утримання тварин і птахів, при яких тварини знаходяться в

приміщенні більшу частинку часу. Крім того, на значній частині території

України тривалість періоду з мінусовими температурами складає 30...60 % на

рік. Тому які б високими природними якостями не володіли тварини, при

незадовільних умовах їх утримання має місце різке підвищення захворювання,

зниження продуктивності, що в свою чергу приводить до збільшення затрат

кормів на одиницю продукції, що виробляється, зниження її якості, і як

результат, до спаду рентабельності виробництва.

Потенційна продуктивність тварин із-за незадовільних зоогігієнічних умов

нерідко використовується лише на 20...30 %. Тому створення оптимального

мікроклімату в тваринницьких і птахівницьких приміщеннях являється

необхідною умовою для збільшення виробництва продуктів високої якості.

Крім того, воно має важливе значення для підвищення строку дії будівель і

технологічного обладнання, дуже покращує умови праці обслужуючого

персоналу.

Але при розробці систем мікроклімату слід враховувати притаманні їм

слідуючи особливості.

1) Залежність основних параметрів (температури, вологості, швидкості

руху повітря і т.п.) від зовнішніх та внутрішніх впливів, які змінюються як на

протязі доби, так і в різні періоди року.

2) Розосередженість у широких межах параметрів, які контролюються і

регулюються як по об’єму, так і у часі.

3) Наявність технологічного зв’язку систем мікроклімату із живими

істотами, для котрих характерна безперервність біологічних процесів.

Page 39: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

39Тому, враховуючи складність процесу оптимізації мікроклімату,

обумовлену наявністю багатьох збурюючих впливів і необхідністю

безперервного контролю і управління об’єктом, ефективне функціонування

таких систем можливо лише при їх автоматизації.

Існує багато систем автоматизації мікроклімату, які різняться по виду

енергії, яка використовується, характеру процесу регулювання у часі і т.д.

У даній лабораторній роботі вивчається автоматизована система

управління (АСУ) мікрокліматом тваринницького (птахівницького)

приміщення, яка реалізує за допомогою ЕОМ два принципи управління:

децентралізований та централізований, причому один з вказаних принципів

вибирається автоматично комп’ютером на основі обробки даних про значення

температури (вологості) - у кожній із умовних зон приміщення. Критерієм

вибору способу регулювання є отримання значення дисперсії (D2), що

визначається по одній з формул:

( )∑ −=−

=N

1i

22 TTi1N

1D , або

⋅−

−= ∑

=

2N

1i

2i

2 TNT1N

1D ,

де N - число зон приміщення (у нашому випадку N=5);

Ti, Т - значення температури відповідно у кожній з зон та в

середньому по приміщенню.

Вибір принципу управління здійснюється комп’ютером за певним

алгоритмом (рисунок 1);

АСУ мікрокліматом здійснює контроль температури і вологості за

допомогою вимірювальних перетворювачів (датчиків) в кожній із п’яти

умовних зон приміщення. Система відображає стан та дозволяє імітації

управління системи опалення, вентиляції і зволоження.

Система опалення складається з електрокалорифера. Система вентиляції

містить 10 витяжних і один приточний вентилятор. При перевищенні

допустимих значень параметрів система переходить в аварійний режим.

Система зволоження представлена зволожувачем.

Основний режим підтримання параметрів мікроклімату :

Page 40: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

40- температура +21 (+4 -4)°С; - вологість 65 (+5 -5)%.

Допустимий режим підтримання параметрів мікроклімату:

- температура 21 (+10 - 10) °С; - вологість 65 (+13 - 13) %.

Рисунок 1 – Блок-схема алгоритму обґрунтування вибору принципу

управління мікрокліматом.

2 Опис лабораторного стенду

Автоматизована система управління мікрокліматом призначена для

дискретного контролю вологості і температури в різних точках приміщення,

так

ні

Початок

Отримання N, Ti

N = N + 1 T2 = T + T2i T2 = T2 + Ti

2

N = 5

так

ні

3

4

N

TT = ;

⋅−

−= ∑

=

N

1i

22

i

2

TT N1N

1D

D ≤ 2.5

Централізований режим

Децентралізований режим

Стоп

6

7 8

9

5

2

1

Page 41: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

41оперативної обробки одержаної інформації і формування керуючих впливів на

об’єкт з метою підтримання оптимального мікроклімату. Лабораторна

установка складається з п’яти основних модулів, найменування і

функціонування схеми з’єднання яких представлені на рисунок 2.

Рисунок 2 – АСУ мікрокліматом. Схема структурно-функціональна.

Імітатор АСУ мікрокліматом використовується для налагодження стенду

та відображення стану таких елементів системи:

- електрокалорифер - 1 шт.

- витяжний вентилятор - 10 шт.

- приточний вентилятор - 1 шт.

- зволожувач - 1 шт.

- датчик температури - 5 шт.

- датчик вологості - 5 шт.

Імітатор виготовлений у вигляді закінченого функціонального блоку. На

його панелі управління розміщені потенціометри, які імітують роботу датчиків

температури і вологості в зонах приміщення, а також дозволяють задати

початкові значення параметрів мікроклімату та моделювати різні ситуації у

ході роботи системи . На цій панелі управління є система сигналізації, що

виконана у вигляді трьох світлодіодів, що показують централізований,

децентралізований та аварійний режими роботи. При децентралізованому

режимі управління приміщення умовно розбивається на 5 секторів

перегородками, позначеними зеленими світлодіодами. Також за допомогою

світлодіодів показується робота силового електрообладнання і послідовність

опитування вимірювальних перетворювачів (датчиків) температури та

вологості.

Page 42: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

42Роботою імітатора керує МікроЕОМ, програмне забезпечення яких

дозволяє реалізувати функціонування АСУ мікрокліматом у наступних

режимах: централізованому, децентралізованому, аварійному.

Оператор за допомогою регуляторів на панелі управління імітатора АСУ

мікрокліматом має змогу моделювати різноманітні температурні та вологості

режими в приміщенні.

Основними засобами відображення інформації про функціонування

автоматизованого об’єкту є імітатор, дисплей мікроЕОМ і кольоровий

графічний термінал (КГТ).

Програмне забезпечення АСУ мікрокліматом записано на вінчестері

мікроЕОМ, MicroClimat.exe. Друк даних, передбачених програмою управління

об’єктом здійснюється за допомогою принтера.

3 Вмикання та настройка лабораторного стенду

3.1. Вмикання лабораторної установки у мережу здійснити у такий

послідовності: мікроЕОМ, завантаження програми, імітатор АСУТП.

При завантаженні програми на екрані моніторі з’явиться діалогове вікно,

за яким виконується лабораторна робота (рисунок 3).

Page 43: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

43

Рисунок 3 – Робоче вікно по виконанню лабораторної роботи

Для встановлення потрібних значень температури і вологості у кожній з

п’яти зон приміщення, за допомогою відповідних задатчиків, розташованих на

панелі управління імітатора, встановити задані викладачем значення

температури і вологості у кожній з п’яти зон приміщення.

Наприклад, з врахуванням вище допустимих діапазонів коливань

параметрів мікроклімату, після погодження з викладачем, встановити наступні,

наведені у таблиці 1, значення температури і вологості за зонами.

Таблиця 1 - Вихідні значення параметрів мікроклімату тваринницького

приміщення

Зона приміщення 1 2 3 4 5

Температура ,°С 22 25 18 19 21

Вологість, % 63 65 68 61 69

Після закінчення налагодження імітатора слід натиснути кнопку

“Прийняти вхідні дані” (рисунок 3).

4 Розрахунок дисперсії заданого ряду значень температур зон приміщення

Для знаходження значення дисперсії необхідно натиснути кнопку

“Показати графіки”. На моніторі з’явиться вікно на якому буде відображено

значення дисперсії температури та побудований графік залежності значення

дисперсії температури від часу.

5 Реалізація алгоритму функціонування АСУ мікрокліматом

При переході до основної програми слід уяснити із подальшого тексту які

параметри будуть надруковані на принтері, а які необхідно записувати з екрану

мікроЕОМ.

Page 44: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

44

Для одержання результатів моделювання, необхідно натиснути “Показати

данні”.

Після обробки програми одержати роздрук з ЕОМ і побудувати залежності

Ti=f(t), Wi=f(t), Ni%=f(t),

де Ti, Wi - поточні значення стосовно температури і вологості з п’яти

зон приміщення (надаються в роздруці);

Ni - відсоток потужності, що використовується двигунів

вентиляторів (записати з екрана мікроЕОМ);

t - поточне значення часу (зчитується з таймеру дисплея або

вимірюється циклами опитування датчиків).

На основі здобутих залежностей і реалізації попередніх програм,

необхідно зробити висновки по роботі.

6 НДРС

Статичні характеристики імітатора АСУ мікрокліматом.

Для кожній з п’яти зон приміщення зняти і побудувати залежності

Ti=f(ααααi) , Wi=f(ααααi),

де Ті, Wi - відповідно значення температури і вологості у кожній зоні

приміщення;

αі - кут повороту потенціометрів.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Для роботи в яких приміщеннях може бути застосована розглянута у

даній роботі автоматизована система.

2. Якими основними параметрами контролю і регулювання досягається

підтримання потрібного мікроклімату в тваринницьких та птахівницьких

приміщеннях.

3. Які ви знаєте системи автоматизованого керування мікрокліматом.

4. Що собою представляє імітатор мікроклімату і які його функції.

Page 45: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

45

5. З яких основних блоків складається лабораторний стенд АСУ

мікрокліматом.

6. До якого класу АСУТП відноситься дана система.

7. При якому діапазоні зонних значень параметрів, що контролюються

АСУ мікрокліматом зберігає працездатність.

8. Яким чином і з якою метою вираховується дисперсія значень

температури у зонах приміщення.

9. Яка послідовність пуску та налагодження АСУ мікрокліматом

10. Назвіть засоби перетворення інформації по каналу “імітатор -

мікроЕОМ” що маються у системі.

Перелік літератури

1. Мурусидзе Д.Н. Установки для создания микроклимата на животновод-

ческих фермах / Д.Н. Мурусидзе, А.М. Зайцев, Н.А.Степанова и др. - М.: Колос,

1979. - 327 с.

2. Лебедь А.А. Автоматический контроль и управление распределенными

параметрами микроклимата механизированных птичников. Автореферат дисс.

на соиск. учен. степ. канд. техн. наук, М.:.1971.

3. Кузьменко Ю.В. ДВК. Обработка текстовой информации/ Ю.В. Кузь-

менко, В.В. Дегодюк. - М.: Воениздат, 1990. - 192 с.

4. Конспект лекцій з дисципліни АСУТП.

Page 46: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

46

Page 47: 5-8 ASUT .doc) - tsatu.edu.ua2 УДК 631.171:681.5 Автори: к.т.н., професором кафедри АСВ Діордієв Володимир Трифонович, асистент

47

Таврійський державний агротехнологічний університет

2010