Автоматизация технологического процесса сушки зерна

Предложенные характеристики двухуровневых тракторных дизелей позволяют, без существенных затрат и конструктивных изменений, в условиях реализации разных технологий основной обработки почвы, обеспечить с наивысшей эффективностью рациональные скоростные диапазоны использования агрегатов.

Выводы

1. Обоснована структурная схема, разработаны модели и алгоритм оптимизации параметров скоростной регуляторной характеристики тракторного дизеля, учитывающие их взаимосвязь с показателями тяговодинамических свойств и передаточным числом трансмиссии.

2. Определены потенциальные параметры скоростных регуляторных характеристик двухуровневых дизелей и трансмиссии тракторов общего назначения установленных типажом тяговых классов для рациональных диапазонов скоростей использования почвообрабатывающих агрегатов, которые могут быть приняты за основу при обосновании основных принципов оптимизации массоэнергетических параметров тракторов переменного тягового класса.

Литература

1. Селиванов Н.И. Эффективное использование энергонасыщенных тракторов. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2008. - 231 с.

2. Взаимосвязь параметров энергетических и тягово-динамических свойств тракторов / Н.И. Селиванов [и др.] // Вестн. КрасГАУ. - Красноярск, 2010. - № 2. - С. 118-123.

УДК 631.568.2 С.К. Манасян, В.Н. Цугленок,

Г.С. Манасян, Н.Н. Куликов АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СУШКИ ЗЕРНА

Изучена возможность решения задач автоматизации технологических процессов зерносушильного производства на основе разработки системы автоматического управления технологическим процессом сушки зерна с использованием ЭВМ в замкнутых контурах управления и создания децентрализованных систем управления на базе микроЭВМ, обеспечивающих более высокую эффективность и надежность функционирования по сравнению с централизованными.

Ключевые слова: зерно, обработка, технология, процесс, автоматизация, управление.

S.K. Manasyan, V.N. Tsuglenok, G.S. Manasyan, N.N. Kulikov

AUTOMATION OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF GRAIN DRYING

Possibility for solution of the problems of technological process automation in grain drying production on the basis of the system for automatic control of the grain drying technological process with computer use in the closed contours of control and creation of the decentralized control systems on the basis of the micro-computers providing higher efficiency and reliability of functioning in comparison with the centralized is studied.

Key words: grain, processing, technology, process, automation, management.

Перед аграрно-промышленным комплексом Российской Федерации в настоящее время стоят сложные задачи по совершенствованию управления производством, повышению его качества и эффективности, обеспечению широкого применения автоматизированных систем управления, построенных на базе микро- и миниЭВМ. В современных условиях производства зерна весьма актуальными являются вопросы увеличения производительности труда, снижения себестоимости продукции, экономии материальных, энергетических и

трудовых ресурсов, интенсификации использования технологического оборудования для послеуборочной обработки комбайнового вороха [1].

Одно из направлений решения этой важнейшей задачи - автоматизация контроля и управления технологическими процессами на базе современной вычислительной техники.

Одним из основных факторов повышения качества зерна и семян является сушка - обязательный этап технологического процесса сельскохозяйственного производства в условиях зон повышенного увлажнения. Зерновой материал, высушенный до кондиционной влажности, длительно и безопасно хранится, что равноценно дополнительному производству и сохранению продукции, позволяет использовать часть посевных площадей под другие культуры и дает значительный экономический эффект в масштабах страны.

Успешное решение задач автоматизации технологических процессов зерносушильного производства представляется возможным на основе использования ЭВМ в замкнутых контурах управления, что подтверждается опытом эксплуатации подобных систем. В последнее время, в связи с развитием элементной базы вычислительной техники, появилась тенденция создания децентрализованных систем управления на базе микроЭВМ, обеспечивающих более высокую эффективность и надежность функционирования по сравнению с централизованными.

Наиболее целесообразным является применение микроЭВМ при автоматизации сравнительно небольших технологических объектов периодического действия. Применение децентрализованных систем управления для автоматизации процессов сушки в камерах непрерывного и периодического действия позволит развивать создаваемые системы управления как по сложности реализуемых законов управления для каждого объекта, так и по количеству уровней управления.

Разработка системы управления для технологического процесса сушки зерновых материалов включает несколько этапов.

Целью первого этапа является исследование технологического процесса как объекта автоматизации, определение принципов построения системы управления. Основные задачи первого этапа: анализ технологического процесса и существующих систем управления, выявление их особенностей и недостатков; формирование цели создания и функций системы управления, выбор состава комплекса технических средств; совершенствование и разработка методов управления нестационарными объектами и систем автоматического контроля и управления отдельными технологическими параметрами.

При решении указанных задач следует учитывать, что интенсификация сушки зерновых материалов в камерах периодического действия, направленная на повышение эффективности действующих и проектируемых систем управления в сушильных камерах, приводит к усложнению технологических процессов сушки как объектов управления [2].

Получившие широкое распространение релейные и линейные системы автоматического регулирования не могут обеспечить заданного качества и надежности управления из-за отсутствия необходимой априорной информации об объекте [1]. Поэтому в предлагаемых нами систем автоматизированного управления (САУ) в качестве регуляторов влажности, температуры (для позонных зерносушилок и экспозиции) используются бесконтактные логические устройства на основе тиристоров и симисторов [2]. В связи с этим для улучшения качества управления в системах управления процессом сушки зерна целесообразно использовать адаптивные системы управления, позволяющие приспосабливаться к изменяющимся условиям за счет получения, обработки и анализа с помощью адаптивного управляющего устройства недостающей информации об управляемом процессе [3].

Используя адаптивные системы, можно решать широкий круг задач, в который входят не только задачи регулирования, но также и задачи нахождения оптимальных условий работы системы в целом, управления объектами при параметрических возмущениях и при наличии помех.

Появляется все больше работ по использованию адаптивных систем управления и адаптивных регуляторов для объектов управления в различных отраслях промышленности, что позволяет надеяться на расширение сферы их применения. Этому способствуют постоянное совершенствование структуры адаптивных систем управления, используемых методов идентификации [4], и применение новых типов управляющих мини- и микроЭВМ. Одним из наиболее перспективных является класс адаптивных систем с идентификатором, которые позволяют управлять разнообразными технологическими объектами в условиях их нестацио-нарности, зашумленности, быстроизменяемости, неизмеряемости, ненаблюдаемости, неидентифицируемо-сти или трудноформализируемости отдельных параметров состояния [4].

В настоящее время на зернообрабатывающих предприятиях намечается два направления, решающих одну общую задачу - создание систем автоматического управления.

Автоматизация "на верхнем уровне" предусматривает разработку и внедрение АСУ (автоматизированных систем управления) технологическими линиями, объединениями, предприятиями и отдельными участками [5].

Автоматизация "на нижнем уровне" предполагает разработку систем автоматического управления локальными контурами, создание автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и их внедрение на предприятиях [6].

Интенсификация режимов сушки зерна и повышение требований к качеству высушиваемых материалов приводят к необходимости оснащения зерносушильных установок новыми контролирующими приборами и системами автоматического управления, позволяющими решить вопросы контроля и управления процессами сушки в камерах периодического действия.

К настоящему времени изучены особенности сушильных камер периодического действия как объектов автоматического управления, однако созданные системы автоматического регулирования температуры и психрометрической разности сушильного агента не имеют коррекции режимов по параметрам высушиваемого материала (по средней текущей влажности и температуре), что не позволяет осуществить комплексную автоматизацию процесса сушки. Эти системы не реализуют отрицательные обратные связи по параметрам состояния процесса (т.е. текущим параметрам высушиваемого материала), и, по сути, являются стабилизирующими системами автоматического регулирования, позволяющими автоматически поддерживать заданные параметры агента сушки на входе в определенных диапазонах значений. Созданы система и приборы для измерения средней текущей влажности зернового материала во время камерной сушки, однако она нуждается в совершенствовании, особенно при использовании в рамках АСУ ТП. Основой для создания автоматизированных систем служит система контроля, обеспечивающая полную наблюдаемость объектов управления.

Существующая в настоящее время система контроля процесса сушки реализована на локальных средствах автоматизации, в которой многие важные с точки зрения управления процессами параметры либо не изменяются, либо изменяются со значительными ошибками и большими временными запаздываниями. Это не позволяет объективно и оперативно оценивать состояние процессов, что, в конечном счете, ухудшает качество управления ими.

Кроме того, существующая система в принципе не может обеспечить выполнение следующих функций:

- оперативную диагностику состояния оборудования;

- автоматическую сигнализацию о нарушениях технологического режима;

- оперативный расчет технико-экономических показателей работы отделений приема и подготовки к сушке;

- документирование технологической и технико-экономической информации.

Указанные обстоятельства обуславливают актуальность работы, направленной на разработку системы управления на базе микроЭВМ технологическим процессом сушки зерна в зерносушилках сельскохозяйственного назначения с камерами периодического и непрерывного действия.

Погрешности определения средней влажности доходят до 5...8%, что обусловлено ошибками в определении "сухого" веса образца и дискретностью контроля. Снижение качества зерна (коагуляция белков, термическое и механическое травмирование и др.) при сушке в значительной мере вызывается нарушениями рациональных режимов работы из-за неточного контроля влажности.

Результаты исследований, проведенных в рамках первого этапа, изложены в настоящей работе. В последующих статьях предполагается опубликовать результаты, полученные при реализации задачи построения системы централизованного контроля, разработки структуры комплекса технических средств, а также ее информационного, алгоритмического и программного обеспечения (второй этап). Следующий (третий) этап был посвящен разработке алгоритмического обеспечения системы управления технологическим процессом сушки зерна и решению задач, связанных с разработкой адаптивной системы автоматического управления и созданием программного обеспечения системы управления технологическим процессом, позволяющих более полно удовлетворять системе принципов [7], обеспечивающих эффективность, интенсивность и оптимальность исследуемого технологического процесса.

Выводы

1. В условиях многомерности, нелинейности, многоконтурности и многосвязности технологического процесса сушки зерна система автоматического управления зерносушилками должна иметь адаптивную нелинейную структуру.

2. Системы автоматического управления для малых сушилок периодического действия должны обладать отличительными особенностями по сравнению с автоматизированными системами управления, предназначенными для больших зерносушилок непрерывного действия.

3. Системы управления процессом сушки зерна должна быть основана не на релейных элементах с большими временами запаздывания и низкой надежностью, а на современных безынерционных бесконтактных логических элементах повышенной точности и надежности.

Литература

1. Цугленок Н.В., Манасян С.К. Проблемы и перспективы развития зерносушения // Прил. к Вестн. КрасГАУ. - 2004. - №2.

2. Моделирование и оптимизация прцессов сушки / Н.В. Цугленок [и др.] // Вестн. КрасГАУ. -2010. -№12. - С. 128-133.

3. Манасян С.К. Построение математической модели процесса сушки зерна и методы ее настройки //

Автоматизация процессов сушки и послеуборочной обработки зерна / отв. ред. Л.В. Колесов. - Л.: Изд-во ЛСХИ, 1984.

4. Манасян С.К. К разработке системы автоматизированного управления процессами сушки зерна // Тр.

науч.-практ. конф. БИМХ. - Минск, 1985.

5. Колесов Л.В., Манасян С.К. Прогнозирование показателей и управление параметрами технологиче-

ских процессов послеуборочной обработки зерна // Тр. науч.-практ. конф. БИМХ. - Минск, 1985.

6. Манасян С.К. Повышение эффективности процесса сушки зерна // Прил. к Вестн. КрасГАУ. - 2009.

7. Манасян С.К. Камерная зерносушилка // Вестн. КрасГАУ. - 2009. - С. 160-166.

УДК 631.331 М.В. Пятаев

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ ПОСЕВНОГО

МАТЕРИАЛА ПО НАПРАВИТЕЛЮ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ЗЕРНОВОЙ СЕЯЛКИ

В статье рассмотрен вопрос повышения качества распределения посевного материала в распределителях пневматических зерновых сеялок путем использования сетчатого направителя. Приведены аналитические зависимости, позволяющие определить величины скоростей схода частиц с направителя.

Ключевые слова: сеялка зерновая, семена, равномерность, распределитель семян, сетчатый на-правитель материала, дифференциальные уравнения, скорость схода частиц.

M.V. Pyataev STUDY OF THE PROCESS OF SOWING MATERIAL GRAIN MOVEMENT ALONG THE GUIDING EQUIPMENT IN PNEUMATIC CORN PLANTER DISTRIBUTOR

Issue of improving the quality of sowing material distribution in the distributors of pneumatic corn planters by means of net guiding equipment is considered in the article. Analytical correlations allowing to define speed values at grain descent from guiding equipment are given.

Key words: corn planter, seeds, uniformity, seed distributor, net guiding equipment of material, differential equations, grain descent speed.

Необходимость проведения посева зерновых в сжатые сроки во многом предопределяет целесообразность повышения производительности посевных агрегатов. Проведенный анализ показал, что в сравнении с традиционными механическими посевными машинами, машины с пневматическими централизованными высевающими системами (ПЦВС) обладают более высокой производительностью при аналогичной