Учебник для прикладного бакалавриата 2е издание, исправленное и дополненное
 Скачать 346.13 Kb.
|
|
И. Ф. Бородин, С. А. Андреев Москва Юрайт 2018 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНИК ДЛЯ ПРИКЛАДНОГО БАКАЛАВРИАТА 2-е издание, исправленное и дополненное Рекомендовано Учебно-методическим отделом высшего образования в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по инженерно- техническим и аграрным направлениям Книга доступна в электронной библиотечной системе biblio-online.ru 2019 УДК 681.5(075.8) ББК 32.965я73 Б83 Авторы: Бородин Иван Федорович — доктор технических наук, профессор, почетный работник высшего образования, академик Российской академии сельскохозяй- ственных наук, лауреат государственной и двух правительственных премий, заслу- женный деятель науки и техники, лауреат золотой медали имени И. А. Будзко; Андреев Сергей Андреевич — кандидат технических наук, профессор, заве- дующий кафедрой автоматизации и роботизации технологических процессов имени академика И. Ф. Бородина энергетического факультета Российского госу- дарственного аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева. Рецензент: Моисейкина С. Б. — заведующая отделениями «Электрификация и автома- тизация сельского хозяйства», «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения» Балашовского техникума механизации сельского хозяйства. Б83 Бородин, И. Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управ- ления : учебник для прикладного бакалавриата / И. Ф. Бородин, С. А. Андреев. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2018. — 386 с. — (Серия : Бака- лавр. Прикладной курс). ISBN 978-5-534-07895-4 В учебнике рассматриваются вопросы автоматизации сельскохозяйственного производства: общие понятия, объекты автоматизации, схемы ее систем, выбор элементов, автоматизация технологических процессов в животноводстве, птице- водстве, полеводстве, в защитном грунте, установок электрического облучения и обогрева, ремонта сельскохозяйственной техники и др. Учебный материал четко систематизирован и раскрывает тематику дисциплины, имеется большое количество иллюстраций, способствующих лучшему изучению курса. Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования. Учебник предназначен студентам высших учебных заведений, аспирантам и преподавателям, а также всем интересующимся. УДК 681.5(075.8) ББК 32.965я73 ISBN 978-5-534-07895-4 © Бородин И. Ф., Андреев С. А., 2005 © Бородин И. Ф., Андреев С. А., 2017, с изменениями © ООО «Издательство Юрайт», 2018 Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав. Правовую поддержку издательства обеспечивает юридическая компания «Дельфи». 2019. Юрайт», 2019 3 Оглавление Принятые сокращения и обозначения .............................................. 9 Предисловие ...................................................................................... 11 Введение ..............................................................................................13 Раздел 1. ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Глава 1.1. Общие понятия об автоматизации производственных процессов ...........................................................19 Виды автоматизации......................................................................................19 Частичная, комплексная и полная автоматизация технологических процессов .................................................................................................21 Классификация систем автоматического управления..................................22 Составляющие экономической эффективности автоматизации .................24 Методика расчета основных показателей экономической эффективности автоматизации технологических процессов ................24 Глава 1.2. Объекты автоматизации ...................................................27 Виды и характеристики объектов автоматизации .......................................27 Структура и принципы управления технологическими процессами ...........30 Типовые технические решения при автоматизации технологических процессов .................................................................................................32 Математическое описание объектов автоматизации...................................33 Глава 1.3. Схемы систем автоматизации ......................................... 43 Принципиальные, функциональные и структурные схемы .........................43 Схемы соединений щитов, пультов управления, внешних соединений и подключений ........................................................................................47 Мнемосхемы ...................................................................................................52 Порядок анализа и синтеза автоматических систем ....................................53 Глава 1.4. Выбор элементов систем автоматизации ....................... 55 Общие сведения о приборах и средствах автоматизации технологических процессов ....................................................................55 Измерительные преобразователи и устройства ...........................................55 Автоматические регуляторы, исполнительные механизмы и регулирующие органы ..........................................................................60 Основные принципы выбора автоматических регуляторов .........................71 Контрольные вопросы и задания к разделу 1 ................................................74 4 Раздел 2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Глава 2.1. Автоматизация управления микроклиматом в животноводческих помещениях ................................................... 79 Основные параметры микроклимата в животноводческих помещениях....79 Технологические основы регулирования микроклимата .............................81 Автоматизация вентиляционных установок.................................................83 Автоматизация нагревательных установок ..................................................85 Глава 2.2. Автоматизация кормления и поения животных ............ 90 Технологические основы автоматизации кормления и поения животных ... 90 Автоматизация кормораздаточных поточных линий для крупного рогатого скота ..........................................................................................92 Автоматизация раздачи жидких кормов .......................................................96 Автоматизация поения ..................................................................................98 Глава 2.3. Автоматизация уборки навоза ........................................100 Основные технологии навозоуборки ..........................................................100 Автоматизация навозоуборочных установок .............................................101 Глава 2.4. Автоматизация доильных установок и линии первичной обработки молока .........................................................103 Технологические основы автоматизации доения животных и первичной обработки молока ............................................................103 Автоматизация доильных аппаратов ..........................................................105 Автоматизация стационарных доильных установок ..................................106 Автоматизация пастеризационных установок ...........................................109 Автоматизация водоохладительных установок ..........................................110 Автоматизация установки для охлаждения молока ...................................112 Глава 2.5 Техническое обслуживание средств автоматики в животноводстве ............................................................................ 114 Контрольные вопросы и задания к разделу 2 ..............................................118 Раздел 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПТИЦЕВОДСТВА Глава 3.1. Автоматизация кормления и поения птиц ................... 121 Технологические основы автоматизации кормления и поения птиц ........121 Принципы автоматизации оборудования для кормления и поения птиц ...122 Глава 3.2. Автоматизация управления микроклиматом в птицеводческих помещениях ...................................................... 125 Технологические основы регулирования микроклимата в птичниках ......125 Автоматизация управления вентиляцией птичников ................................126 Автоматизация управления влажностью воздуха .......................................129 Автоматизация инкубационного процесса .................................................130 Глава 3.3. Автоматизация управления освещением птичников и облучением птиц ...........................................................................135 Роль светового режима в жизни птиц и методы его обеспечения..............135 Автоматические устройства для управления режимами освещения и облучения птиц ...................................................................................136 Глава 3.4. Автоматизация процесса уборки помета .......................139 Технологические схемы установок для удаления помета ...........................139 Методика расчета частоты включения линии уборки и длительности удаления помета ....................................................................................140 Глава 3.5. Автоматизация сбора яиц и убоя птицы ....................... 141 Технология сбора яиц ..................................................................................141 Автоматический учет и сортировка яиц .....................................................142 Автоматизированные технологические линии убоя птиц .........................144 Глава 3.6. Особенности эксплуатации систем автоматизации для промышленного птицеводства ................................................ 145 Контрольные вопросы и задания к разделу 3 ..............................................149 Раздел 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ КОРМОПРОИЗВОДСТВА Глава 4.1. Автоматизация агрегатов для приготовления травяной муки ..................................................................................153 Технологические основы автоматизации процесса приготовления травяной муки .......................................................................................153 Технологическая и электрическая схемы агрегата для приготовления травяной муки .......................................................................................153 Глава 4.2. Автоматизация гранулирования и брикетирования кормов ...............................................................................................157 Технологические основы автоматизации гранулирования и брикетирования кормов .....................................................................157 Управление электроприводами оборудования для прессования кормов ... 160 Глава 4.3. Автоматизация дозирования и смешивания кормов ....164 Способы дозирования кормов .....................................................................164 Функциональные схемы дозаторов для объемного и весового дозирования кормов ..............................................................................164 Технологии смешивания кормов .................................................................167 Автоматизация смесителей кормов ............................................................169 Глава 4.4. Автоматизация кормоприготовления ........................... 172 Технологические основы автоматизации приготовления концентрированных кормов .................................................................172 Автоматизация поточных линий переработки корне- и клубнеплодов .....173 Автоматизация приготовления концентрированных кормов ....................174 Глава 4.5. Автоматизация кормоцехов ........................................... 178 Технология поточных линий кормоцехов ...................................................178 Автоматическое управление оборудованием кормоцехов .........................179 Глава 4.6. Особенности эксплуатации и технического обслуживания автоматизированного оборудования для кормопроизводства ...................................................................182 Контрольные вопросы и задания к разделу 4 ..............................................186 6 Раздел 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛЕВОДСТВЕ Глава 5.1. Автоматизация зернопунктов .........................................189 Технологическая схема зерноочистительного сушильного комплекса .....189 Автоматизация линии обработки зерна .....................................................193 Глава 5.2. Автоматизация зерносушилок ........................................195 Технологические основы автоматизации сушки зерна ..............................195 Автоматическое регулирование температуры сушильного агента, максимально допустимой температуры зерна и его влажности .........196 Глава 5.3. Автоматизация очистительных и сортировальных машин ............................................................................................... 203 Современные технологии очистки и сортировки зерновой массы ............203 Автоматизация очистительных и сортировальных машин ........................204 Глава 5.4. Автоматизация процесса активного вентилирования зерна .................................................................... 206 Технологические основы процесса активного вентилирования зерна ......206 Автоматическое управление процессом активного вентилирования зерна .......................................................................................................207 Глава 5.5. Автоматизация мобильных машин в полеводстве .......210 Особенности автоматизации мобильных сельскохозяйственных машин ... 210 Системы автоматического вождения тракторов ........................................212 Автоматическое управление глубиной вспашки ........................................214 Автоматическое управление высотой среза зеленой массы .......................215 Автоматическое выравнивание остова зерноуборочного комбайна .........216 Глава 5.6. Подготовка и техническое обслуживание машин для послеуборочной обработки зерна ........................................... 217 Контрольные вопросы и задания к разделу 5 ..............................................221 Раздел 6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ Глава 6.1. Автоматизация обогрева парников и теплиц ............... 225 Виды сооружений защищенного грунта .....................................................225 Технологические основы обогрева парников и теплиц ..............................226 Основные принципы автоматизации управления обогревом сооружений защищенного грунта ........................................................229 Автоматическое управление температурой в парнике с почвенно- воздушным обогревом ...........................................................................233 Глава 6.2. Автоматизация микроклимата в ангарных теплицах ...237 Общие сведения ...........................................................................................237 Автоматическое управление температурой воздуха в ангарных теплицах ...238 Глава 6.3. Автоматизация полива и подкормки растений ............ 242 Технологические основы автоматизации полива и подкормки растений ...242 7 Автоматизация управления поливом, подкормкой и досвечиванием растений.................................................................................................244 Контрольные вопросы и задания к разделу 6 ..............................................249 Раздел 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ХРАНИЛИЩ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Глава 7.1. Автоматизация овощехранилищ ................................... 253 Технологические основы хранения сельскохозяйственной продукции .....253 Овощехранилище как объект управления микроклиматом ......................254 Системы автоматизации микроклимата в картофелехранилище..............258 Глава 7.2. Автоматизация фруктохранилищ .................................. 264 Технологические основы автоматизации фруктохранилищ ......................264 Система автоматического управления микроклиматом во фруктохранилищах ...........................................................................264 Глава 7.3. Автоматизация учета, контроля и сортирования сельскохозяйственной продукции ................................................. 268 Средства автоматизации учета и контроля сельскохозяйственной продукции ..............................................................................................268 Автоматизация сортирования сельскохозяйственной продукции .............269 Глава 7.4. Наладка и техническое обслуживание автоматизированного электрооборудования хранилищ сельскохозяйственной продукции ..................................................275 Контрольные вопросы и задания к разделу 7 ..............................................278 Раздел 8. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭНЕРГО- И ВОДОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА Глава 8.1. Автоматизация теплогенераторов .................................281 Технологические схемы автоматизации современных теплогенераторов ... 281 Схемы, приборы и средства автоматизации теплогенераторов .................281 Глава 8.2. Автоматизация установок для подогрева воды, воздуха и получения пара ............................................................... 284 Основы автоматизации теплоснабжения ....................................................284 Автоматика системы безопасной эксплуатации котельных .......................293 Автоматизация электрических теплоустановок .........................................295 Глава 8.3. Автоматизация холодильных установок ...................... 303 Типы холодильных установок. Основные принципы получения искусственного холода ..........................................................................303 Современные холодильные установки ........................................................308 Автоматическое управление водоохлаждающей установкой ....................311 Глава 8.4. Автоматизация водоснабжения и орошения ............... 314 Технологические основы автоматизации безбашенной и башенной насосных установок ...............................................................................314 Автоматизация бесконтактных станций управления насосными агрегатами .............................................................................................319 Автоматическое регулирование влажности почвы ....................................324 Глава 8.5. Проверка и наладка средств автоматизации для энерго- и водоснабжения сельскохозяйственных предприятий ... 329 Контрольные вопросы и задания к разделу 8 ..............................................335 |