Курсовая работа автоматизация кормоцеха АПК-10А Б. КР авт - кормоцех АПК-10А Б. Курсовая работа по дисциплине автоматизация производственных процессов
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
Министерство сельского хозяйства РФ ФГОУ ВПО Великолукская государственная сельскохозяйственная академия Инженерный факультет Кафедра ”Механизация животноводства и применение электроэнергии в сельском хозяйстве” КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Великие Луки 2009 г. Таблица принятых сокращений
Содержание
Введение В Российской Федерации производство техники для сельского хозяйства осуществляется в соответствии совершенствуемой системой машин, которое является технической основой комплексной механизации и электрификации, а также автоматизации сельскохозяйственного производства. Совершенствование технической оснащенности отрасли – необходимое условие непрерывного увеличения производительности труда. Развитие материально-технической базы открывается возможности к переходу от применения отдельных машин к комплексным поточным линиям с автоматизированным электроприводом, позволяющим резко снизить затраты труда на производство единицы продукции. Важной задачей в сельском хозяйстве является поиск оптимальных способов автоматизации управления технологическими процессами не только на комплексах, но и на фермах, создание ферм – автоматов для откорма свиней и молодняка крупного рогатого скота, выращивание птицы и производства яиц. С помощью автоматизации сельскохозяйственного производства повышается надежность и продлевается срок службы технологического оборудования, облегчаются и оздоровляются условия труда, повышается его безопасность. Он становится более престижным, при этом сокращается текучесть рабочей силы и снижаются затраты на единицу продукции, увеличивается ее количество и повышается качество, ускоряется процесс стирания различий между трудом умственным и физическим, промышленным и сельскохозяйственным. Многочисленные исследования и практика животноводства свидетельствуют, что неполноценное кормление животных, а также недоброкачественные корма являются непосредственной причиной многих незаразных заболеваний, а также снижают устойчивость и иммунологическую реактивность организма животного к инфекционным болезням. Ветеринарная статистика показывает, что основной экономический ущерб нашему животноводству причиняют незаразные болезни, причем значительный процент (до 70) падает на болезни кормового происхождения и обмена веществ, обусловливаемые неполноценным кормлением и недоброкачественными кормами [7]. 1 Обоснование необходимости автоматизации Создание прочной кормовой базы — основа увеличения продукции животноводства. Корма растительного происхождения различают на грубые (сено, солома), сочные (силос, корнеклубнеплоды), зеленые (травы) и концентрированные (зерно, жмых и др.). Отходы молочной, мясной и рыбной промышленности образуют группу кормов животного происхождения. Для получения сбалансированных полнорационных кормов, то есть с комплексом необходимых питательных веществ, смешивают корма растительного и животного происхождения и добавляют к ним минеральные подкормки (мел, соль, карбамид), витамины, антибиотики и микроэлементы (медь, железо и др.). Такой корм называют концентрированным или комбикормом. Кормление животных сбалансированными кормами обеспечивает повышение на 25...30% продуктивности животных и позволяет почти в 2 раза снизить затраты труда и себестоимость единицы животноводческой продукции. По зоотехническим требованиям концентрированные корма должны составлять не менее трети общей потребности кормов. Целью работы является разработка технологии и комплекса машин и оборудования для приготовления кормовой смеси, которые помогут хозяйству механизировать и автоматизировать трудоемкие основные процессы на ферме (в частности приготовления и раздача кормов) и ввести полнорационное кормление. 2 Технологическая часть2.1 Характеристика объекта управления Объектом управления данного технологического процесса является оборудование цеха для приготовления кормосмесей.  
рацион кормов подача корма степень однородности корма подача корма ОУ  Рисунок 2.1 – Математическая модель объекта управления На объект управления (ОУ) действуют внешние возмущающие факторы h(t) и управляющие воздействия U (входные величины ОУ). Состояние ОУ может характеризоваться многими показателями или параметрами. Основной показатель, для которого определяется цель управления, называется выходной величиной У. В данной автоматической системе (АС) входная величина U: U1 – количество материала для приготовления кормосмеси, U2 - рацион, U3 - загрузка запарника- смесителя СКО-Ф-3, выходная величина У: У1 – количество кормосмеси на выходе. Внешние возмущения, в данном случае, это влажность и плотность компонентов, время прохождение материала элементов агрегата и др.   СО1 ОУ – объект управления (запарник- смеситель СКО-Ф-3); ПУ – программное устройство (реле времени: время запаривания и смешивания кормов); ВО – воспринимающий орган; ВО1 – датчик температуры; СО – сравнивающий орган (резисторный мост); ЗУ – задающее устройство (переменный резистор); УО – усиливающий орган (усилитель); ИО – исполнительный орган; ИО1 – электродвигатель; ИО2 - электродвигатель исполнительного механизма; РО – рабочий орган; РО1 – шнек; РО2 – вентиль. Рисунок 2.2 – Функционально-структурная схема запарника - смесителя приготовления кормосмеси СКО-Ф-3   ОУ    СО1 ЗУ ВО1    ОУ – объект управления (бункер сухих кормов БСК-10); ВО – воспринимающий орган; ВО1 – датчик уровня корма; СО – сравнивающий орган; СО1 – положение мембраны; ЗУ – задающее устройство; ЗУ1 – высота расположения датчика в бункере; ИО – исполнительный орган; ИО1 - электродвигатель; РО – рабочий орган; РО1 – выгрузной шнек. Рисунок 2.3 – Функционально-структурная схема бункера сухих кормов БСК-10 М М М М ОУ СО1 ЗУ ВО1 ОУ – объект управления (дробилка ДБ-5); ВО – воспринимающий орган; ВО1 – амперметр; СО – сравнивающий орган; СО1 – балансировочный мост; ЗУ – задающее устройство; ЗУ1 – сопротивление резисторов; ИО – исполнительный орган; ИО1 - электродвигатель; РО – рабочий орган; РО1 – дробильный ротор. Рисунок 2.4 – Функционально-структурная схема Дробилки ДБ-5 2.2 Описание технологического процесса, схемы ПТЛ Разработка схемы технологического процесса подготовки кормов дает представления о перечне и типах машин, их взаимосвязи и позволяет перейти к технологическому расчету, который сводится к определению производительности поточных технологических линий. Технологический процесс представленный на рисунке 2.1 состоит из следующих операций. Силос, сенаж, сено, солома погружается из силосных траншей погрузчиком ПЭ-0,8, транспортируется тракторным прицепом 2ПТС-4 и загружается в загрузчик питатель ПМЗ-1,5. Затем они измельчаются машиной ИКВ-Ф-5А Волгарьи шнеком ШЗС-40 загружаются запарник – смеситель СКО-Ф-3. Корнеплоды грузятся их хранилища погрузчиком ПЭ-0,8 в прицепы 2ПТС-4 и доставляются в бункер – накопитель ПБ-2 и подается транспортером ТК-5Б в измельчитель- камнеуловитель- мойку корнеплодов ИКМ-5, затем масса подается в запарник- смеситель. Концентрированные корма завозятся в кормоцех с помощью автомобильного загрузчика ЗСК-10 и загружается в бункер – дозатор БСК-10 откуда подается на дробление в дробилку ДБ-5, затем – в запарник- смеситель СКО-Ф-3, где все виды кормов перемешиваются, запариваются и готовая кормосмесь выгружается в кормораздатчики.
        ТМ-40С Рисунок 2.5 – Схема технологического процесса приготовления кормов 2.3 Требования к автоматизации Автоматизация кормоцеха: Обеспечивать автоматический режим управления; Обеспечивать автоматическую сигнализацию выполнения технологических процессов; Аварийное отключение оборудования; Защиту элементов от коротких замыканий и перегрузок; Защиты от перегрузок бункера БСК-10; Защиты от перегрузок запарника- смесителя СКО-Ф-3; Защиты от перегрузок измельчителя- камнеуловителя- мойки ИКМ-5М; Контроль температуры в запарнике- смесителе СКО-Ф-3. 3 Разработка системы автоматического управления технологическим процессом или рабочей машиной 3.1 Обзор литературы и патентных материалов В процессе поиска был установлен раздел АО1 К – установки для приготовления кормов, как исходная позиция для дальнейшего поиска. В качестве аналогов были выбраны: 1) SU 1653629 А1 – А 01 F 29/04, 1987. Способ приготовления корма; 2) Ru (11)2002109275/12 (51) А 01 К 5/00, 2002. Устройство для измельчения кормов; 3) SU 1644848 А1 – А 01 К 5/02, 1992. Устройство для обработки кормов; 4) Ru (11) 20041667764 А1 – А 01 К 5/00, 2004. Установка для обработки зернового сырья. 3.2 Выявление управляющих и возмущающих воздействий и управляемых величин Управляющие воздействия – порождаются операциями управления, которые стремятся приблизить процесс к заданному режиму работы. Возмущающие воздействия – наоборот, стремятся удалить процесс от заданного значения показателей режима и вывести его из установившегося состояния. В данной АС следующие возмущающие воздействия: Рацион кормосмеси; Изменение задающих значений компонентов согласно рецептуры кормосмеси; Изменение задающих значений температуры и времени запаривания и смешивания кормов согласно технологии; Нагрузка на измельчителе; Изменение задающих значений времени раздачи и нормы выдачи корма согласно технологии. 3.3 Разработка функционально- технологической схемы автоматической системы Функционально – технологическая схема определяет структуру и характер системы автоматизации технологического процесса, а также оснащение ее приборами и средствами автоматизации. Она представляет совмещенную схему технологического процесса с упрощенным изображением агрегатов, подлежащих автоматизации, изображенных условными обозначениями и линиями связи между ними. На основании технологической схемы (см. рисунок 2.4) автоматического управления оборудованием кормоцеха разработана функционально– технологическая схема автоматической системы (см. графическую часть). Функционально-технологическая схема предназначена для отображения основных технологических решений, принимаемых при проектировании системы автоматизации технологического процесса. На функционально-технологической схеме автоматической системы управления оборудованием кормоцеха изображают элементы управления и контроля по нескольким параметрам. В нашем случае такими параметрами являются уровни кормов в бункерах и питателях, расход воды при мойки, перегрузки измельчителя. Система содержит 16 контуров управления. В первый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем концкормов в бункере дробилки ДБ-5, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/8, включающего «Подача конц. кормов», и автоматического регулятора уровня LС/1, включающего магнитный пускатель NK/3, управляющего работой выгрузного шнека БСК-10, выгрузного шнека и измельчителя дробилки ДБ-5. Сигнальная лампа LА/4 показывает, что электродвигатели оборудования работают. Во второй контур управления входит система автоматического регулирования уровнем конц. кормов в бункере дробилки ДБ-5, которая состоит из датчика верхнего уровня корма LE/9 и автоматического регулятора уровня LС/5, отключающего магнитный пускатель NK/7, управляющего работой загрузочного шнека БСК-10. Сигнальная лампа LА/8 показывает, что электродвигатель шнека не работает. В третий контур управления входит система автоматического регулирования уровнем конц. кормов в бункере БСК10, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/10, включающего «Подача конц. кормов», и автоматического регулятора уровня LС/9, включающего магнитный пускатель NK/11, управляющего работой барабаном мойки. Сигнальная лампа LА/12 показывает, что электродвигатель шнека бункера БСК-10 работает. В четвертый контур управления входит система автоматического регулирования подачей корма на измельчение в дробилку ДБ-5, которая состоит из датчика силы тока ЕE/4, который фиксирует перегрузку на измельчителе, то есть повышение силы тока, и автоматического регулятора перегрузки ЕС/13, отключающего магнитный пускатель NK/15, управляющего работой загрузки дробилки (исполнительный механизм заслонки). Сигнальная лампа ЕА/16 показывает, что электродвигатель загрузочного оборудования не работает. В пятый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем стебельчатых кормов в питателе зеленой массы ПЗМ-1,5, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/6, включающего «Подача стебельчатых кормов», и автоматического регулятора уровня LС/17, включающего магнитный пускатель NK/19, управляющего работой выгрузного транспортера. Сигнальная лампа LА/20 показывает, что электродвигатель транспортера работает. В шестой контур управления входит система автоматического регулирования подачей корма на измельчение в ИКВ-Ф-5А Волгарь, которая состоит из датчика силы тока ЕE/2, который фиксирует перегрузку на измельчителе, то есть повышение силы тока, и автоматического регулятора перегрузки ЕС/21, отключающего магнитный пускатель NK/23, управляющего работой загрузки измельчителя (транспортеры М15, М16). Сигнальная лампа ЕА/24 показывает, что электродвигатели загрузочного оборудования не работают. В седьмой контур управления входит система автоматического регулирования уровнем стебельчатых кормов в питателе зеленой массы ПЗМ-1,5, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/7, включающего «Подача стебельчатых кормов», и автоматического регулятора уровня LС/25, включающего магнитный пускатель NK/27, управляющего работой выгрузного транспортера. Сигнальная лампа LА/28 показывает, что электродвигатель транспортера работает. В восьмой контур управления входит система автоматического регулирования подачей корма на измельчение в ИКВ-Ф-5А Волгарь, которая состоит из датчика силы тока ЕE/3, который фиксирует перегрузку на измельчителе, то есть повышение силы тока, и автоматического регулятора перегрузки ЕС/29, отключающего магнитный пускатель NK/31, управляющего работой загрузки измельчителя (транспортеры М18, М19). Сигнальная лампа ЕА/32 показывает, что электродвигатели загрузочного оборудования не работают. В девятый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем корнеплодов в емкости для мойки измельчителя- камнеуловителя- мойки ИКМ-5М, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/3, включающего «Подача корнеклубнеплодов», и автоматического регулятора уровня LС/33, включающего магнитный пускатель NK/35, управляющего работой выгрузного шнека и измельчителя ИКМ-5М, выгрузного транспортера ТЛ-5. Сигнальная лампа LА/36 показывает, что электродвигатели оборудования работают. В десятый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем корнеклубнеплодов в емкости для мойки измельчителя- камнеуловителя- мойки ИКМ-5М, которая состоит из датчика верхнего уровня корма LE/4 и автоматического регулятора уровня LС/37, отключающего магнитный пускатель NK/39, управляющего работой загрузочного транспортера ТК-5Б. Сигнальная лампа LА/40 показывает, что электродвигатель транспортера не работает. В одиннадцатый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем корнеклубнеплодов в приемном бункере ПБ-2, которая состоит из датчика нижнего уровня корма LE/5, включающего «Подача корнеклубнеплодов», и автоматического регулятора уровня LС/41, включающего магнитный пускатель NK/43, управляющего работой выгрузного транспортера ТК-5Б. Сигнальная лампа LА/44 показывает, что электродвигатель шнека бункера ПБ-2 работает. В двенадцатый контур управления входит система автоматического регулирования подачей корнеклубнеплодов на измельчение в ИКМ-5М, которая состоит из датчика силы тока ЕE/1, который фиксирует перегрузку на измельчителе, то есть повышение силы тока, и автоматического регулятора перегрузки ЕС/45, отключающего магнитный пускатель NK/47, управляющего работой загрузки измельчителя (шнек мойки М11). Сигнальная лампа ЕА/48 показывает, что электродвигатель загрузочного оборудования не работает. В тринадцатый контур управления входит программное управление загрузкой запарника- смесителя СКО-Ф-3 при условии отсутствия корма в его бункере – датчик нижнего уровня корма LЕ/1, которое реализовано с помощью реле времени с заданной программой KS/49 и регулятора уровня корма LC/50, которые управляют магнитным пускателем NK/52. О включении электродвигателя информирует сигнальная лампа LА/53. В четырнадцатый контур управления входит система автоматического регулирования уровнем кормосмеси в запарнике- смесителе СКО-Ф-3, которая состоит из датчика верхнего уровня кормов LE/2 и автоматического регулятора уровня LС/54, отключающего магнитный пускатель NK/56, управляющего работой загрузочных устройств. Сигнальная лампа LА/57 показывает, что электродвигатели загрузочных устройств не работают. В пятнадцатый контур управления входит система автоматического регулирования температурой запаривания кормосмеси внутри запарника- смесителя, которая состоит из датчика температуры ТE/1 и автоматического регулятора температуры ТС/58, включающего магнитный пускатель NK/60, управляющего работой исполнительного механизма вентиля подачи пара. Сигнальная лампа ТА/61 показывает, что электродвигатель исполнительного механизма работает. В шестнадцатый контур управления входит программное управление временем запаривания кормосмеси в СКО-Ф-3,0, которое реализовано с помощью реле времени с заданной программой KS/62, которое управляет магнитным пускателем NK/64. О включении электродвигателя информирует сигнальная лампа КА/65. 3.4 Разработка принципиальной схемы управления Принципиальная схема цеха приготовления кормосмеси состоит (см. графическую часть) из силовой части и схемы управления. Силовая схема состоит из следующих элементов: исполнительных механизмов М5,… , электродвигателей привода оборудования М1, М2, … , пускозащитной аппаратуры: предохранителей FU1, FU2, …, рубильника QS, автоматических выключателей QF1, QF2, … силовых контактов магнитных пускателей КМ1, КМ2, …, тепловых реле КК1, КК2, ... Схема управления включает лампы сигнализации работы электродвигателей НL1, … НL22, лампы сигнализации конечного положения исполнительного механизма НL5, переключатель режима работы Ручной и Автоматический SА1, кнопки пуск SB2, SB4, SB6, … и стоп SB1, SB3, SB5, …, катушки магнитных пускателей КМ1 – КМ23, концевые выключатели SQ1, SQ2, размыкающие контакты тепловых реле КК1 – КК22, замыкающие контакты магнитных пускателей КМ1:1 – КМ22:1, контакты регуляторов уровня SL1, SL2, …, регуляторов температуры ТЕ, реле времени КТ1. Защита оборудования от перегрузки осуществляется при помощи тепловых реле, защита от короткого замыкания – предохранителями, автоматическими выключателями. Оборудование кормоцеха работает следующим образом: После того, как будет включен рубильник QS и автоматические выключатели QF. Переключателем SA1 выбираем режим работы. Ручной – пуск и отключение оборудования осуществляется кнопками. Включение элементов сигнализируется лампами, кроме того, крайнее положение вентилей также сигнализируется лампами. Автоматический – команду на включение оборудования дают датчики, сигнал от которых поступает на регуляторы, а те в свою очередь через контакты SL, SК запитывают катушки магнитных пускателей. Замыкаются силовые контакты и запитываются электродвигатели. Реле времени КТ1 задает время запаривания кормосмеси и перемешивания смеси. Схема управления дробилкой и другими измельчителями (см. графическую часть) обеспечивает последовательный пуск электродвигателей выгрузного шнека (М9) и затем дробилки (М20), причем с целью снижения пускового тока электродвигатель дробилки включается по схеме «звезда», а затем переключается на схему «треугольник». Загрузочный шнек пускают, нажимая кнопку SВ6 при незаполненном бункере дробилки. Шнек работает до момента замыкания контактов SL9 мембранного датчика верхнего уровня зерна в бункере. Магнитный пускатель КМ22 и реле КV отключаются при их шунтировании контактом SL9. Повторный пуск шнека происходит также автоматически после опорожнения бункера и размыкания контактов датчиков верхнего SL9 и нижнего SL10 уровней. Производительность дробилки регулируется автоматически в зависимости от силы тока, потребляемого электродвигателем М20, с помощью регулирующей заслонки, перемещаемой исполнительным механизмом М4 по команде автоматического регулятора загрузки (АРЗ). При значительных перегрузках двигателя и перерывах в электропитании электромагнитная муфта YС, соединяющая заслонку с ИМ, отключается контактом АРЗ, заслонка падает под действием собственного веса и подача зерна в дробильную камеру прекращается. Полное открытие заслонки, свидетельствующее о снижении загрузки дробилки, сигнализируется сиреной НА при замыкании конечного выключателя SQ2. Для измельчения сена и соломы применяют измельчители штифтового, ножевого или молоткового типа. Подлежащий измельчению корм подается в загрузочный бункер, который, вращаясь, сбрасывает его под молотки ротора дробильной камеры. Измельченная масса выносится из камеры воздушным потоком, создаваемым молотками ротора. Схема управления обеспечивает последовательный пуск двигателей дробилки и затем (через 20 с) бункера. При этом пуск дробилки происходит с переключением двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник». В случае перегрузки двигателя дробилки на короткое время отключается электромагнитная муфта и прекращается подача корма в дробилку. После снижения загрузки дробилки подача корма возобновляется. Если перегрузка двигателя длится более 20 с, то электродвигатель привода бункера отключается. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||