Введение к работе
,,.^| .
^У'.'Лктуальность темы. Современные тенденций развития сельскохозяйственного производства, включая мелочное; животноводство, характеризуются широким внедрением средств электроники и-вычислительной техники для управления произзодствэчннми процессами, автоматическим сбором и обработкой информация как о .Коде этих процессов, так и о физиологическом состоянии живоїиїх й б перспективе постепенным переходом на безлюдные технологии с применением элементов робототехники. Однако, специфика сельскохозяйственного производства практически не позволяет использовать готовые решения по автоматизации из различных отраслей промшленностидля объектов животноводства. '
Выбор темы исследований осуществлен на основе изучения специ
фических особенностей построения систем управления электрифициро
ванными стационарными процессами в сельскохозяйственном производ
стве на примере молочных ферм КРС. В молочном животноводстве менее '
20?. ферм построено по типовым проектам, около 20$.ферм ежегодно
подвергаются реконструкции и до 10? ферм составляют вновь возводи
мые. Внедрение высокоэффективных систем управления электрифициро
ванными процессами в большинстве.случаев связано с необходимостью
разработки индивидуальных проектов, в том числе и для систем авто
матики. .
Анализ стационарных технологических процессов на молочных фермах КРС выявил, что около 90? из них- требуют применения дискретных-систем управления. Постоянно возрастающие требования к качеству систем сельскохозяйственйой электроавтоматики, сложность и многообразие автоматизируемых технологических процессов обусловливают необходимость создания методологической базы синтеза дискретных систем управления, разработки и внедрения в практику проектирования единых методов построения этих систем, максимально учитывающих индивидуальные особенности объекта воздействия - животного или их группы, расширения возможностей средств автоматизации за счет их одновременного использования для управления, функциональной диагностики и выполнения вычислительных задач.
Согласно Государственной научно-технической программе "Высо-коэфйектиЕНые процессы производства продовольствия" в ВИЭСХе по тематике ГКНТ СССР ферма-завод "Агроноосфера-2000" проводятся работы по созданию молочной фермы КРС с высоким уровнем автоматика-
ции всех технологических процессов и разработкой системы информационно-вычислительной обработки показателей зоотехнического и ветеринарного учетов для какдого животного, участие в которых принимает автор. В рамках этой тематики решается вопрос о разработке научных принципов автоматизации технологических процессов на примере молочных ферм.
Цель и задачи исследований. В работе рассматриваются вопросы синтеза систем управления электрифицированными процессами на молочных фермах. Результатами исследование являйтся методические рекомендации по проектированию и разработке систем дискретной автоматики.
Основными задачами исследовании являются:
выбор типа и разработка структуры дискретных систем управления стационарными процессами на молочных фермах;
исследование и разрайолка методики формализации алгоритмов дискретного управления;
разработка принципе исетро.енш алгоритмов .программного управления- процессами на, мадишшх ферЕггс;
анализ; И' выбор мвзшЕою вашішзацшг алгоритмов дискретного управлсшцг,-
определение областей применения микропроцессорных устройств да'молочных фермах;
разработка принципов построения алгоритмов диагностирования;
исследование, и разработка алгоритмов управления технологическими процессами на молочных фермах. .
Научная новизна исследований заключается в разработке новых принципов автоматизации стационарных электрифицированных сельскохозяйственных процессов, исследовании и выборе методов абстрактного и структурного этапов логического синтеза систем дискретной автоматики сельскохозяйственных объектов, в разработке методов формализованного описания алгоритмов дискретного управления, разработке принципов построения алгоритмов программного управления,- анализе и разработке методов минимизации алгоритмов программного и дискретного управления при не^полноотьа определешшх наборах комбинации входных сигналов системы, исследовании и разработке методов повышения эффективности применения микропроцессорных средств автоматики, что подтверждается к авторскими свидетельствами на способы и техшічєсіше решения по автоматизации процессов на молочных фермах.
Практическая ценность работы подтверждается результатами экс-
пернментальноіі проверки разработанных принципов синтеза систем дискретного управления эдеэтршТ'ИццроБШнши процессами па молочных фермах и возможностью их прижизнен для автоматизации стацконарпшс .процессов в других отраслях сельскохозяйственного производства. Предложены способ определения локальных технологических процессов на примере молочной фермы и метод выйсра типа систем автоматики для каждой из этих систем. Разрабогаш алгоритм составления структурных схем автоматики, методики абстрактного и структурного синтеза дискретных систем управления. Определены области применения микропроцессорных средств автоматики для молочных ферм, разработаны практические методы построения и минимизации блок-схемы программы алгоритмов дискретного управления, практические рекомендации при минимизации неполностью определенных логических функции.
Результаты работы обеспечивают недостающую связь на этапе логического проектирования по разработке современных систем управления стационарными электрифицированными процессами. Предложенные практические методы синтеза позволяют однозначно дать алгоритмическое описание автоматизируемого технологического процесса для выбранной аппаратурной реализации устройства, осуществить синтез системы управления по разработанным методикам и использовать в практической деятельности предложенные блок-схемы алгоритмов программного управленій и диагностики оборудования.
Реализация результатов исследований. Разработанные теоретические положения по построению систем дискретного управления, в том . числе при их реализации на микропроцессорной аппаратуре, применительно к объектам сельскохозяйственного производства, использованы в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства при постановке и внедрении новых учебных курсов "дискретные автоматические системы управления" и "Применение микропроцессорных средств в приборах и системах автоматизации технологических процессов", в Кировоградском институте сельскохозяйственного машиностроения в учебных дисциплинах "Технические средства автоматики" и "Автоматизация технологических процессов", применяются при выполнении курсовых работ и дипломных проемов, включены в виде технических задании и технических требований в проектные лредложзния ГНТП "Вы-с о ко элективные процессы производства продовольствия" по тематике ІКІ:Т СССР (!ежа-завод "Агроноосфера-2С00" во &Ш электрификации сельского хозяйства, используются е практической работе научно-не-
следовательских и проектных институтов при разработке систем дискретной автоматики (ВИМ, ВНИЖд, НПО- "Электропривод", НПО "Селекционная техника", Мосгипрониисельстрой, Росмонтажпроект), а также отражены в виде отдельных разделов в учебных пособиях для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений "Микропроцессорная техника н автоматике" и "Средства автоматики и телемеханики". На защиту выносятся следующие основные положения:
- методика формализации словесных алгоритмов управления;
.- моюд построения алгоритмов программного управления для дискретных систем автоматики;
методики синтеза систем управления на дискретных элементах и микропроцессорной аппаратуре;
алгоритмы диагностирования режимов работы оборудования для стационарных электрифицированных процессов на молочных фермах.
Совокупность сформулированных и обоснованных научных положений, а также результаты их Енедрения представляют.собой теоретическое обобщение и практическое решение крупной научной'проблемы по разработке принципов автоматизации диокретных технологических процессов на примере объектов для молоч{ш ферм, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Апробация работы. Диссертационная работа обсуждена и одобрена нерасширенном заседании отдел" комплексной электрификации и механизации молочного животноводства ВИЭСХа в 1991 г., на совместном заседании кафедр МИИСПа в 1991 г. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях и совещаниях: Электропривод с.х. машин и оборудования, Тирасполь, 1972 г.; Комплексная механизация ферм КРС, Тамбов, 1973 г.; Автоматизация технологических процессов в животноводстве и растениеводстве, Киев, 1965 г.; Повышение эффективности использования электроприводов в с;х. производстве, Челябинск, 1989 г.; Механизация и автоматизация технологических процессов в АПК, Новосибирск, 1989 г.; на заседании секции ЦП ВАНТО "їіикроиро-цессорные системы управления технологическими операциями в ex.", Одесса, 1990 г.; на научно-технических конференциях ЬШИСП в 1979-1989 гг. и КИСХМ в 1985-89 гг.
Публикации. Основные положения и результаты, полученные в диссертации, отражены в 24 печатных работах и 4 авторских свидетельствах на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов, списка использованной литературы, 5 приложений, изложена на 327 страницах, включая 27 таблиц, 77 ри-сунков, библиографию из 257 наименований, в том числе 43 на иностранных языках.
