Автоматизация распределения коров по доильным станкам в доильном зале

Таблицы 1.dwg

ПЭС.dwg

Контроллер AL2-14MR-D
Модуль расширения AL2-2PT-ADP
Предохранитель G 201.00AF
Блок питания стабилизированный Alpha power
Светодиодная индикаторная лампа СКЛ 11.
В-Л-2-220 зеленый ЕНСК.433137.011 ТУ
Дроссель сетевой FR-BAL-B-4.0k Imax=12А S=31
Двигатель АИР56В2У3 0.25 кВт 380 В 50 Гц
IM3681 F100 2760 Обмин ТУ РБ-05755950-420-93
Вольтметр М381 непосредственный способ
Выключатель АЕ2033М-20Н-20У3-А 660В 50Гц 10А
Выключатель А63-МУ3 переменного тока 2.5 А 2
Iн ТУ16-91 ИКЖШ. 641112.001ТУ
Термопреобразователь сопративления ТСП-11897
-200 +500 С L=160mmвзрывозащищенныйIP55
Кнопка поворотная NEF30-Pcn I-0-II
(stablestablestable) синий ХX XX
Преобразователь частоты SJ100-075NFE
Светодиод АЛ307.ГМ зеленый аАО.336.076 ТУ
Модуль расширения AL2-DA
Выключатель АЕ2043ММ-20Н-40УЗ-А 380В
Кнопка поворотная NEF30-Pcn А-0-P
(stablestablereturn) синий ХX XY
А 12lн ТУ16-522.148-80
Светодиодная индикаторная лампа СКЛ 14.
В-К-2-220 красный ЕНСК.433137.014 ТУ
Двигатель АИР160S4 15 кВт 380 В 50 Гц
IM3681 F100 1500 Обмин ТУ РБ-05755950-420-93
Двигатель АИР80В4 22 кВт 380 В 50 Гц
IM3681 F100 3000 Обмин ТУ РБ-05755950-420-93
Двигатель АИР71В4 075 кВт 380 В 50 Гц
Двигатель АИР132S4 7.5 кВт 380 В 50 Гц
Пускатель магнитный ПМЛ-310004А 50Гц 220В
Пускатель магнитный ПМЛ-110104А 50Гц 220В
Пускатель магнитный ПМЛ-210004А 50Гц 220В
Реле тепловое РТЛ-3114 30А ТУ16-647.024-85
Реле тепловое РТЛ-1014 45А ТУ16-647.024-85
Реле тепловое РТЛ-1014 15А ТУ16-647.024-85
Реле тепловое РТЛ-2114 15А ТУ16-647.024-85
Выключатель ЭЛЬФ-102-102 220380В 50Гц 2А
Датчик уровня БСУ-2У2 2А 220В 50Гц
Выключатель ВП19М21Б412-00У2.16 толкатель с
роликом базовый способ крепления ТУ16-526.516-83
Выключатель ВП12C21-00У2.16 ТУ16-526.516-83
Выключатель КЕ181УХЛ3 исп. 1 синий ТУ16-642.015-84
Реле промежуточное РПЛ-2204А 220В 50Гц
Реле времени ВЛ-73М УХЛ4
Расходомер РСМ-05.03
Звуковая сигнализация ТУ 3400-005-7245
Контроллер AL2-24MR-D Mitsubisishi Electrics
Источник стабилизированного питания CP-SNT
Светодидная индикаторная лампа СКЛ

мой курсовой.docx

Курсовой проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительной запиской на 21 страницах машинописного текста таблиц – 6 рисунков – 4; источников – 7; графическая часть на 5 листах в том числе формата– 4 формата A4– 1 листов.
Ключевые слова: автоматизация коровы алгоритм датчик.
В данном проекте произведен анализ вариантов и схем реализации автоматизации распределения коров по доильным станкам в доильном зале «Параллель» Разработано техническое задание и определен объем автоматизации. По результат анализа был составлен алгоритм и разработана структура управления технологической линией.
Курсовой проект оформлен в соответствии с СТБ БАТУ 01.12–06 на текстовом редакторе MS Word 2010 для выполнения графической части применялся графический редактор AutoCAD 2007.
Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.
Организация доения коров является одним из важнейших процессов в производстве молока. Доение коров можно проводить как вручную так и автоматическим способом. Машинное доение коров позволяет улучшить трудовые условия доярок и повысить производительность труда снизить себестоимость производства молока и повысить его качество.
Эффективное развитие молочного животноводства возможно лишь на основе дальнейшей специализации концентрации индустриализации и интенсификации производства. Технико-экономическое совершенствование существующих а также разработка и быстрое внедрение в практику новых перспективных технологий должны обеспечить повышение продуктивности молочного скота и улучшить качество молока при одновременном сокращении издержек труда средств и времени на его производство.
Ключевую роль в доении коров играет современное автоматическое оборудование и расположение коров которое предполагает применение современных высокоэффективных1систем1доения. Доильный зал «Параллель» обеспечивает высокую пропускную способность высокую качества доения минимальный фронт доения для операторов отличную производительность
Описание работы технологической линии
Для автоматизации процесса доения применяют различные доильные установки. Машинное доение позволяет объединить в себе сразу несколько трудозатратных процессов: получение и сбор молока от коров его транспортировка в молочную охлаждение и краткосрочное хранение. В результате снижается уровень трудовых затрат на ферме улучшаются санитарно-гигиенические условия.
Схема распределения коров по доильным станкам в доильном зале Параллель представлена на рисунке 1.
Коровы группами из накопительного тамбура впускаются в доильный зал на разные его стороны. Группы коров двигающиеся из коровника в доильный зал и наоборот сменяются непрерывно.
В доильном зале коровы входят в свои стойла начиная с первого и без пропусков а грудные упоры перемещают их близко к краю доильной ямы.
После того как коровы заняли доильные места оператор доения получает к вымени удобный и безопасный доступ сзади. Он выполняет нужные операции (подсоединяет доильные аппараты и пр.) а после окончания процесса дойки каждой коровы системы автосъема плавно возвращают доильные аппараты на свое место.
После дойки всех коров в группе грудные упоры автоматически поднимаются и вся группа коров головой вперед разом выходит из своих стойл а другая группа занимает их место.
В доильном зале «Параллель» коровы располагаются с двух сторон от доильной ямы под углом 90 градусов к ее кромке. Пока с одной стороны доильной ямы одна группа коров доится с другой стороны происходит смена групп животных.
Рисунок 1. – Схема распределения коров по доильным станкам в доильном зале «Параллель».
Анализ вариантов управления и существующего объёма автоматизации технологической линии
Доильный зал «Параллель» - более индустриальный тип доильного зала с большей продуктивностью если сравнивать с «Елочкой» или доильным залом "Тандем". Подходит для больших хозяйств с поголовьем от 500 до 1000 голов.
В них обеспечена высокая пропускная способность зала минимальный фронт доения для операторов отличная производительность и возможность в будущем эффективного увеличения количества скотомест.
После того как коровы заняли доильные места оператор доения получает к вымени удобный и безопасный доступ сзади. Он выполняет нужные операции (подсоединяет доильные аппараты и пр.) а после
окончания процесса дойки каждой коровы системы автосъема плавно возвращают доильные аппараты на свое место.
В доильном зале «Параллель» коровы располагаются с двух сторон от доильной ямы под углом 90 градусов к ее кромке. Пока с одной стороны доильной ямы одна группа коров доится с другой стороны происходит смена групп животных. Стойла для коров в виде турникетов грудной упор
-Фронт доения – минимальный: 700мм на одно место;
-Пропускная способность зала – отличная так как коровы:
-быстро наполняют зал (им нужно пройти меньшее расстояние);
-быстро занимают доильные места за счет продуманной конструкции
-быстро освобождают свои стойла;
-Производительность высокая:
-перемещения операторов доения от коровы к корове минимальны что значительно экономит время и силы;
-удобное подсоединение доил ьного аппарата между задних ног;
-управление входными воротами и грудными упорами за счет пневматического привода;
Во время доения коровы находятся в отдельных стойлах надежно зафиксированные в удобном положении с четырех сторон:
-спереди – грудной упор;
-с боков – стойла с турникетами;
Дает возможность разместить больше скотомест на такой же площади;
Дает возможность наращивания количества скотомест что приведет к большой пропускной способности зала повыше нию производительности;
Каркас зала более прочный так как рассчитан на длительную и
интенсивную эксплуатацию.
-Требует более широкого помещения сложно вписать в советские коровники;
-Требования к форме вымени повышенные для быстроты работы операторов доения.
Техническое задание (требования к схеме управления)
Наименование системы управления: распределения коров по доильным станкам в доильном зале
Область применения: коровник.
Основание для разработки: приказ.
Цель разработки: распределения коров по доильным станкам в доильном зале
Стадии и этапы: строительный проект.
Источники разработки: ГОСТы стандарты патенты типовые проекты.
Режимы работы объекта: автоматический.
Условия эксплуатации системы управления: сырые с химически активной или органической средой.
Технические требования к системе управления.
Основные: управление оборудованием линии.
Дополнительные: автоматический пуск
Алгоритм управления: пуск линии осуществляется кратковременным срабатыванием контакта суточного реле затем коровы заходят в доильный зал. На каждом доильном месте установлен идентификатор который определяет корову по датчику при срабатывании его сигнал передается на контроллер. С выхода контроллера поступает сигнал на злектромагнитный
клапан который закрывает турникет. Этот процесс повторяется до цех пор пока не зайдут все 12 коров. Затем осуществляется кратковременным срабатыванием контакта реле и идет процесс дойки. По истечении времени реле после дойки всех коров в группе грудные упоры автоматически поднимаются одним общим пневматическим приводом и вся группа коров головой вперед разом выходит из своих стойл. Если идентификатор не обнаруживают коров на местах то закрывается общий грудной упор и открываются все турникеты.
Вид применяемой энергии: электрическая.
Параметры управления: привод открытия ( закрытия) турникетов.
Параметры контроля: датчик
Требования к качеству переходных процессов: нет.
Требования к точности системы: ±1%
Требования к надёжности: P(t) не менее 09.
Требования к безопасности: система должна быть безопасна.
Предложения по размещению пунктов управления щитов и пультов: щитовая операторская.
Экономические показатели: срок окупаемости системы.
Особые условия проектирования: нет.
Разработка алгоритма управления оборудованием технологической линии и его проверка
Как видно из анализа описания работы технологической линии и технического задания для реализации управления необходимо предусмотреть следующий объём технических средств автоматики:
датчик идентификации;
электромагнитный клапан
На основании вышеизложенного для составления символической
записи алгоритма управления примем следующие обозначения:
X1-Х12 – привод турникетов;
X13 – привод ручного упора;
Z'с – контакт суточного реле времени;
Z2 – катушка реле времени (доение);
z’2 – контакт реле времени;
b1-b12 – датчик идентификации
Алгоритма управления
z1-b1-x1-b2-x2-b3-x3-b4-x4-b5-x5-b6-x6-b7-x7-b8-x8
-b9-x9-b10-x10-b11-x11-b12-x12 z2*-x13- x12
b6 -z2-z2*-x13-x1-x2-x3x4-x5-x6-x7-x8-x9-x10-
Таблица 1. Проверка алгоритма управления
Разработка структуры управления в автоматическом режиме работы оборудования
Разработку структуры управления в целом реализуют на базе частных структурных формул отдельных исполнительных механизмов. Разработку частной структурной формулы производим на основании таблиц частных включений исполнительных механизмов. В таблицу входят: само исполнительное устройство контакты командного аппарата включающего исполнительный механизм и контакты аппаратов срабатывающих и обеспечивающих выполнение всех условий предъявляемых к данной технологической линии.
Таблица 2. – Таблица частных включений ИЭ Х13
Из анализа весового состояния видно что схему можно реализовать без дополнительных элементов.
Из структурной теории релейных устройств известна следующая структурная формула для определения первоначальной структуры элемента Х:
где fср(х) логическое произведение контактов элементов в такте отпускания обеспечивающих замкнутую цепь элемента для которого определяется структурная формула(контакт элемента в fср не входит).
fотп(х) логическое произведение контактов элементов в такте отпускания обеспечивающих замкнутую цепь элемента для которого определяется структурная формула (контакт элемента в fотп не входит).
Используя закон де Моргана получим выражение:
Для упрощения первоначальных структурных формул элемента можно воспользоваться таблицей покрытий. Она позволяет исключить из первоначальной структурной формулы лишние слагаемые которые либо не реализуют какие-либо такты или реализуют их с помощью дополнительных слагаемых структурной формулы.
Таблица 3. – Таблица покрытий ИЭ Х1
Рисунок 1. – Структурная схема управления ИЭ Х1
Проводим аналогичные операции и расчеты для остальных элементов. Структурные формулы и схемы включения для этих элементов сведем в таблицу 4.
На основании полученных частных структурных схем всех элементов составим полную структурную схему управления технологическим процессом. При ее составлении произведем минимизацию схемы управления.
Выбор средств автоматизации
1 Выбор электромагнитного клапана
Клапан электромагнитный нормально-закрытый прямого действия ODE модели 21A1KR10 применяется для автоматического перекрытия потоков воды пара воздуха инертных газов. ЭМК с уплотнением RUBY применяется для среды с температурой -40°C..+180°C.
Наименование: 21A1KR10
Тип: двухходовой прямого действия
Функция: нормально-закрытый
Расход Kv: 0.45 лмин
2 Выбор устройства автоидентификации
Электронный транспондер крепится на ошейник каждой коровы. Когда корова проходит кантене расположенной в клети транспондер посылает сигнал на считывающее устройство идентифицирующий корову. Транспондеры представляют из себя пассивные ISO (RFID) чипы использующие полудуплексную систему.
Автоидентификация может использоваться для управления системой кормления доения роботизированной сортировкой коров и т.п. Система автоидентификации обеспечивает надежность и точность подразумеваемую но не всегда предоставляемую другими системами.
3 Выбор автоматических выключателей
Автоматические выключатели выбираем для защиты цепи и электродвигателей от перегрузки и токов короткого замыкания.
Выбираем автоматический выключатель по следующим условиям:
– номинальному напряжению автомата
где Uн.а. – номинальное напряжение автоматического выключателя В;
Uн.с. – номинальное напряжение сети В.
– номинальному току автомата
где Iн.а. – номинальный ток автоматического выключателя А;
Iдл. – рабочий ток цепи защищаемой автоматом А.
Для группы токоприемников:
где– полная расчетная мощность линии ВА;
Uн – номинальное напряжение линии В;
kз – коэффициент загрузки электроприемника;
cosφн – номинальный коэффициент мощности;
m – коэффициент зависящий от значения cosφн
по номинальному току теплового расцепителя
Iн.р.≥ kн.т* Iдл.(6.9)
где Iн.р – номинальный ток теплового расцепителя автомата А;
kн.m – коэффициент надежности учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя принимается в пределах от 11 до 13.
– току отсечки электромагнитного расцепителя
Iн.э-м.≥kн.э *Iкр.(6.10)
где Iн.э-м. – ток отсечки электромагнитного расцепителя А;
kн.э – коэффициент надежности учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока электродвигателя (для автоматов АП-50 АЕ-2000 и А3700 kн.э=125 для А3100 kн.э=15)
Iкр. – максимальный ток короткого замыкания в месте установки автомата А.
Для группы электроприемников:
где– пусковой ток электродвигателя или группы одновременно запускаемых электродвигателей при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения А;
– сумма номинальных токов электродвигателей без учета тока пускаемого электродвигателя А.
– предельному отключаемому току:
Iпред.откл≥Iкр. (6.12)
где Iпред.откл – предельный отключаемый автоматом ток А.
Выбираем автоматический выключатель QF1 S201 C10A.
4 Выбор сигнальной арматуры
Сигнальная арматура выбирается по рабочему напряжению по конструктивному исполнению по виду источника света по цвету свечения.
Для данной схемы выбираем сигнальную арматуру типа АЕ323221У имеющую зеленый колпачок и типа АЕ324221У с красным колпачком.
5 Выбор кнопок управления
Кнопочные выключатели предполагается разместить на фасаде щита. Этому условию отвечает тип КЕ. Количество сигнальных ламп соответствует количеству кнопок. В нашем случае выбираем сигнальные лампы типа КЕ181 исполнения 1.
Разработка полной принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема управления должна обеспечить:
- безопасность людей;
- надежную работу технологической линии;
- удобство в эксплуатации;
- быть экономически целесообразной.
На основании полной структурной схемы управления технологическим процессом принимаем следующие буквенно-цифровые обозначения аппаратов:
X1-Х13 – электромагнитные клапана открытия (закрытия) турникетов
b1 –b12– датчик автоидентификация
Описание работы полной принципиальной электрической схемы.
Принципиальная электрическая схема предусматривает автоматический режим работы.
Линия запускается согласно программе суточного реле затем коровы заходят в доильный зал. На каждом доильном месте установлен идентификатор который определяет корову по датчику при срабатывании его сигнал передается на контроллер. С выхода контроллера поступает сигнал на злектромагнитный
Разработка щита автоматики
Щиты систем автоматизации предназначены для размещения в них средств контроля и управления технологическими процессами контрольно-измерительных приборов аппаратуры управления защиты сигнализации и других.
Щиты устанавливаются в производственных или отдельных (щитовых) помещениях.
Основанием для разработки щита управления является полная принципиальная схема управления контроля и сигнализации представленная на листе 2 графической части проекта.
Предварительно выписываем размеры аппаратов и их монтажных зон способ крепления аппаратов на монтажных рейках. Производим компоновку аппаратов устанавливаемых на задней стенке шкафа управления на двери с учетом рекомендаций по их размещению. Приборы и аппараты устанавливаемые внутри шкафа рекомендуется размещать на следующих расстояниях: от основания шкафа 200мм (при установке блоков зажимов 250мм); от верхней и боковых стенок 50мм (при установке блоков зажимов 100мм).
Для определения размеров щита составляем таблицу 5 и 6. Размеры аппаратов и их монтажных зон берем из приложения 1[6].
Подвижные токоведущие части аппаратов в отключенном состоянии не должны быть под напряжением. Их следует размещать так чтобы они под действием силы тяжести не могли самопроизвольно замкнуть свои контакты. Расстояния между оголенными частями различных фаз по воздуху должно быть не менее 20мм. Аппараты с тепловыми элементами рекомендуется размещать в нижней зоне на двери рекомендуется устанавливать сигнальные аппараты командные органы (кнопки управления тумблеры переключатели и т. п.).
В качестве пульта управления используем ящик навесной малогабаритный типа ЩШМ-ЗД-1-1000х600х500 IP44 ОСТ 36.13-90.
На передней панели щита (двери) в верхней зоне размещаем 1 сигнальную лампу и 1 кнопку для включения питания.
На задней стенке пульта располагаем автоматические выключатели контроллер и 2 блока питания к нему. В нижней части пульта устанавливаем блоки зажимов.
Производим окончательную компоновку приборов внутри пульта управления. При компоновке аппаратов определяем расстояния между осями приборов. Аппараты располагаем с учетом их монтажных зон и варианта крепления аппаратов на монтажных рейках. Монтажные рейки крепятся на монтажных угольниках.
Вид на развернутые плоскости пульта управления приводим на листе 4 графической части проекта. Размеры монтажных зон берем из приложения 11[3].
В данном проекте произвели разработку варианта автоматизации распределении коров по доильным станкам в доильном зале «Параллель». В качестве базовой технологической схемы использовался зал «Параллель». На основании требований определил объем автоматизации. А также разработали: алгоритм управления оборудованием технологической линии структуру управления работы оборудования в автоматическом режиме схему автоматизации полную принципиальную электрическую схему и щит автоматики. Произвели выбор средств автоматизации.
В графической части изобразил: схему автоматизации и полную принципиальную схему схему соединения внешних проводок и разработанный щит автоматики.
Данная схема по сравнению с аналогичными типовыми схемами проста и не требует большого количества средств автоматизации что и является преимуществом при её разработке и быстрому внедрению в производственный процесс.
Фурсенко С.Н. Автоматизация технологических процессов : учеб. пособие С.Н. Фурсенко Е.С. Якубовская Е.С. Волкова. – Минск: БГАТУ 2007. – 592 с.
Якубовская Е.С. Автоматизация технологических процессов сельскохозяйственного производства: практикум Е.С. Якубовская Е.С. Волкова. – Минск: БГАТУ 2008. – 319 с.
Электропривод. Часть 1. Проектирование нерегулируемого электропривода рабочей машины [Текст]: учебно – методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию БГАТУ; сост. В.В. Гурин Е.В. Бабаева. – Минск 2006. – 316 с.
Якубовская Е.С. Проектирование и САПР систем автоматизации: практикум Е.С. Якубовская — Минск: БГАТУ 2008. — 204 с.
Автоматизация технологических процессов : учеб. пособие И.Ф Бородин Ю.А. Судник. – М.: Колос 2004. – 344 с.

Таблицы щита.dwg

Габаритные и установочные
Итого: требуемая площадь=1986 см2
Итого: требуемая площадь=250 см2
Таблица 5 - Размеры аппаратов устанавливаемых на фасаде
Таблица 6 - Исходные данные для компановки аппаратуры внутри щита
QF1выключательnАЕ2033ММ-n20Н-20УЗ-Аn380В.50Гц
GV!- источник стабилизированnного питания CP-SNT
А1- контроллер AL2-24MR-D
ХТ1-ХТ4-блокnзажимов Б324

Щит развёртка1.dwg

Вид на внутренние плоскости (развернуто)

Фасад.dwg

Надписи на табло и в рамках
Покрытие - вариант ОСТ36.13-90
* Рпзмеры для справок
Выключатель АЕ2023ММ-20Н-20УЗ-А 380В
5А 12lн ТУ16-522.148-80
Реле тепловое РТЛ-1014 11А ТУ16-647.024-85
Реле тепловое РТЛ-1014 4.5А ТУ16-647.024-85
Блок зажимов Б324-П16-ВВУЗ-10
Контроллер AL2-24MR-D
Светодиодная индикаторная лампа СКЛ 14.
В-К-2-220 красный ЕНСК.433137.014 ТУ
Кнопка поворотная NEF30-Pcn А-0-P
(stablestablereturn) синий ХX XY
Провод ПВЗ 1 черный ГОСТ16323-79
Провод ПВЗ 1 красный ГОСТ16323-79
Источник стабилизированного
Выключатель АЕ2043ММ-20Н-40УЗ-А 380В
А 12lн ТУ16-522.148-80

схема ав.dwg

Схема соединения проводок.dwg

Длины кабелей даны без учета надбавки на изгибы повороты и отходы.
Перед нарезкой длину каждого кабеля уточнить с предварительным
обмером трассы по месту

Содержание.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Агроэнергетический факультет
по дисциплине «Автоматизация технологических процессов СХП»
Тема: «Распределение коров по доильным станкам в доильном зале»
Студент 4 курса 7а группы
TOC o "1-2" h z u Введение 4
Описание работы технологической линии ..5
Анализ вариантов управления и существующего объема автоматизации технологической линии .6
Техническое задание (требования к схеме управления) ..8
Разработка алгоритма управления оборудованием технологической линии 7
Разработка структуры управления в автоматическом режиме работы оборудования 12
Выбор средств автоматизации 16
1 Выбор электромагнитного клапана . .. .16
2 Выбор устройства автоидентификации 16
3 Выбор автоматических выключателей 16
4 Выбор сигнальной арматуры .18
5 Выбор кнопок управления .18
Разработка полной принципиальной электрической схемы .18
Описание работы полной принципиальной электрической схемы 18
Разработка щита автоматики ..19

Таблицы.dwg

Таблица 4 - Структурные формулы и схемы включения