1.2.4. Класифікація процесів і об'єктів автоматизації сільськогосподарського виробництва

При розробці систем автоматики за основу беруть виробничий процес, який являє собою сукупність технологічних процесів, спрямованих на створення кінцевого продукту. Сільськогосподарський виробничий процес розділяють на технологічні процеси, що, у свою чергу, поділяються на робочі операції.

На рисунку 1.1 приведена функціональна схема автоматизованого виробничого процесу, на якій показані місце і взаємозв'язок технологічних процесів, їхніх режимів, операцій з датчиками інформаційних параметрів.

Виробничі процеси поділяють по відмітних ознаках галузевої приналежності, наприклад, процес оброблення і збирання зернових культур, процес післязбиральної обробки зерна, процес збереження овочів, процес відгодівлі тварин і одержання від них продукції.

Технологічний процес являє собою сукупність прийомів і операції, доцільно спрямованих на переробку матеріалу чи продукту з вихідного стану до необхідного кінцевого стану. Технологічні процеси можуть відбуватися паралельно чи послідовно в часі.

Технологічний процес характеризується режимами функціонування:

– настановчим, зв'язаним з підготовкою машин і об'єктів до виконання їхніх основних функцій;

– робочим, обумовленим взаємодією об'єкта чи машини з матеріалом чи робочим середовищем;

– біологічним (чи фізико-хімічним), зв'язаним із тривалим природним процесом нагромадження усередині об'єкта рослинної чи тваринницької продукції;

– транспортним режимом, що включає переміщення машин, робочих органів, тварин чи матеріалу;

– режимом обслуговування, що представляє собою, наприклад, технічний догляд за машиною, зоотехнічне обслуговування тварин і агротехнічне забезпечення життєдіяльності рослин.

У сільськогосподарському виробництві найбільш специфічними є біологічні режими, для яких характерна безперервність фізіологічних процесів утворення продукції і циклічність її одержання. Такий процес не можна перервати і практично неможливо надолужити упущене шляхом інтенсифікації наступного періоду. Незважаючи на специфічність і різноманітність біологічних режимів, задача автоматизації їх у сільському господарстві залишається незмінної: забезпечити хід фізіологічних процесів таким чином, щоб у найкоротший термін при мінімальних витратах праці одержати найбільшу кількість продукції кращої якості.

Технологічна операція являє собою визначену сукупність організаційних і технологічних дій, що обумовлюють нормальне протікання всього процесу. Поділ технологічного процесу на технологічні операції дозволяє виявити тривалість операції, черговість її проведення, циклічність, тобто алгоритмувати технологічний процес.

Контроль і керування режимами й операціями здійснюються по інформаційних параметрах, вимірюваним первинними перетворювачами різних датчиків.

Операції виконуються одночасно (паралельно) чи послідовно. Контроль виконання всіх операцій не обов'язковий. Контролюються тільки основні операції і режими, що характеризують у цілому якісно і кількісно виконання виробничого процесу.

Рис. 1.1. Функціональна схема автоматизованого виробничого процесу

Класифікація об'єктів при розширенні робіт з автоматизації сільськогосподарських технологічних процесів і операцій полегшує визначення обсягу і черговості автоматизації, розробку типових рішень в області технології автоматизованого потокового виробництва і створення технічних засобів автоматики. У класифікацію повинні входити не тільки існуючі процеси й об'єкти автоматизації, але і ті, котрі можуть бути запропоновані надалі. Класифікація дозволяє точніше сформулювати вимоги до технічних засобів, вибрати раціональні принципи побудови систем автоматизації сільськогосподарських об'єктів і розробити загальні показники і методи визначення техніко-економічної ефективності автоматизації. Без наукової класифікації сільськогосподарських об'єктів і процесів у них неможливі широкі теоретичні узагальнення, техніко-економічні порівняння і практичні оцінки.

Виходячи з задач проектування систем автоматизації і створення засобів автоматики, сільськогосподарські об'єкти доцільно класифікувати по п'ятьох істотних ознаках: типу технологічних процесів; взаємозв'язку технологічного і транспортного руху; виду технологічного циклу; динамічним властивостям об'єкта і по агрегатному стані оброблюваного матеріалу.

Класифікація по типу технологічних процесів дає можливість розробити загальний підхід до рішення задачі автоматизації всього класу, незважаючи на технологічну специфіку. Доречно підкреслити, що приведений розподіл технологічних процесів на механічні, теплові, електричні, біологічні, хімічні і гідравлічні відбиває основне визначальне явище в об'єкті, у якому можуть протікати одночасно й інші процеси, що грають другорядну роль.

По взаємозв'язку технологічного і транспортного рухів об'єкти поділяються на три класи: з несполученим, сполученим і незалежним рухом. В об'єктах з несполученим рухом одні установки призначені тільки для транспортування матеріалу без його обробки, а інші здійснюють його технологічну обробку. Ці об'єкти варто віднести до нижчого класу з погляду економічної ефективності автоматизації. До більш високого класу відносяться об'єкти, у яких транспортний і технологічний рух сполучені і знаходяться в тісному взаємозв'язку: обробка чи переробка матеріалів відбувається під час їхнього транспортування. Для цього класу установок автоматизація дозволяє істотно підвищити їхню продуктивність і забезпечити оптимальний режим роботи.

Об'єкти вищого класу мають незалежний рух. Транспортний рух може бути зроблено ними під час обробки, а технологічний рух — зроблений під час транспортування. Автоматизація цього класу об'єктів забезпечує безперервність виробничого процесу і найбільшу продуктивність.

Агрегатний стан оброблюваного матеріалу впливає на вибір виконавчих і первинних перетворювачів систем автоматики. Агрегатний стан матеріалу на вході в об'єкт може відрізнятися докорінно від стану на виході з об'єкта. Це властивість необхідно враховувати при розробці технічних засобів автоматики сільськогосподарського призначення.

Автоматизації легше піддаються об'єкти з безупинним технологічним циклом і трохи складніше – з періодичними процесами, що особливо не мають самовирівнювання. В об'єктів із самовирівнюванням відхилення між заданим і дійсним значеннями керованого параметра зростає дуже повільно завдяки зміні будь-якого іншого параметра, наприклад, при відмові повітряних калориферів у системі регулювання температури повітря в теплиці температура знижується повільно за рахунок переходу теплоти від ґрунту до повітря. Проміжні ємності так само, як і самовирівнювання, сприяють поліпшенню автоматичного керування процесом.

Для автоматичного керування об'єктом важливо знати його динамічні властивості, що істотно впливають на стійкість і якість регулювання. За динамічними властивостями сільськогосподарські об'єкти автоматизації можна розділити на сім основних типів.

В міру розвитку рівня сільськогосподарського виробництва число технологічних процесів і операцій, а також засобів контролю і керування неухильно росте. Тому необхідно постійно удосконалювати і розширювати класифікацію сільськогосподарських об'єктів з урахуванням особливостей і вимог автоматизації.

Класифікація повинна сприяти виробленню загальних вимог до технічних засобів, вибору раціональних принципів побудови систем і засобів автоматики, розробці загальних показників і методів визначення техніко-економічної ефективності автоматизації.