ПЗ автоматизация производственных процессов

Практическая работа

Тема: Автоматизация производственных процессов в животноводстве

Продолжительность: 90 минут
Дисциплина: Автоматизация технологических процессов
Уровень: СПО / профессиональные курсы

1. Цели практической работы

Образовательные:

• Изучить назначение и устройство систем автоматизации в животноводстве.
• Освоить принципы работы датчиков, исполнительных механизмов и автоматизированных установок.
• Научиться строить функциональные схемы автоматизации типичных процессов животноводства.

Развивающие:

• Развитие навыков технического анализа.
• Формирование умения работать с документацией и оборудованием.

Воспитательные:

• Формирование бережного отношения к оборудованию.
• Развитие внимания и ответственности при выполнении работ.

2. Оснащение и материалы

• Учебные макеты систем:
• автоматического доения (доильный аппарат или его модель);
• автоматической подачи кормов;
• вентиляции животноводческого помещения;
• поения животных;
• микроклимата (датчики температуры, влажности, СО₂).
• Компьютеры с ПО для моделирования (FluidSIM, Factory I/O, TIA Portal, Festo Simulation, либо презентации/модели).
• Мультиметры, датчики температуры, уровня, давления (учебные).
• Набор исполнительных механизмов: электромагнитные клапаны, реле, электродвигатели (макеты).
• Методические материалы, паспорта оборудования.

3. Ход выполнения работы

ЭТАП 1. Вводный инструктаж (10 минут)

Преподаватель разъясняет:

• цель работы;
• правила работы с электрооборудованием;
• требования безопасности при проверке датчиков и механизмов;
• организацию рабочего места.

Студенты записывают тему и цель работы.

ЭТАП 2. Теоретическая часть (10 минут)

Студенты кратко повторяют принципы автоматизации животноводства:

Автоматизированные процессы в животноводстве:

1.     Доение — доильные роботы, системы контроля молока.

2.     Кормление — транспортеры, кормораздатчики, автоматические смесители.

3.     Поение — автоматические поилки с клапанами уровня.

4.     Микроклимат — вентиляция, отопление, охлаждение, управление влажностью.

5.     Удаление навоза — транспортеры, гидросистемы.

6.     Контроль состояния животных — RFID-метки, датчики активности.

Типы датчиков:

• температуры, влажности, давления;
• расхода воды и кормов;
• уровня жидкости;
• присутствия животных;
• pH и химического состава;
• датчики молочного потока.

Исполнительные механизмы:

• электромагнитные клапаны;
• двигатели транспортеров;
• насосы;
• вентиляторы;
• приводы створок и заслонок.

ЭТАП 3. Практическая часть (55 минут)

Студенты делятся на группы или выполняют индивидуально — зависит от оснащения.

Задание 1. Исследование работы датчиков (10–15 минут)

1.     Изучить датчик температуры (или любой доступный: уровня, влажности).

2.     Определить:

o    тип сигнала (аналоговый/цифровой);

o    диапазон измерений;

o    принцип работы;

o    вид подключения.

3.     Снять реальное показание датчика.

4.     Построить схему его включения в автоматизированную систему.

Оформить в отчёте.

Задание 2. Анализ технологической схемы автоматического процесса (15 минут)

Студент получает одну из типичных систем:

• автоматическое кормление;
• автоматическое доение;
• вентиляция и микроклимат;
• поение;
• навозоудаление.

Требуется:

1.     Изучить функциональную схему.

2.     Определить:

o    какие датчики используются;

o    какие регулирующие органы;

o    какие управляющие устройства;

o    что является объектом управления.

3.     Заполнить таблицу:

Задание 3. Построение функциональной схемы автоматизации (15–20 минут)

Студент выбирает один процесс:

• автоматизация подачи кормов,
• регулирование температуры в коровнике,
• автоматическое поение,
• удаление навоза.

Требуется:

1.     Нарисовать функциональную схему (на бумаге/в тетради):

o    датчики;

o    регуляторы;

o    контроллер;

o    исполнительные механизмы;

o    обратная связь;

o    объект управления.

2.     Прописать алгоритм работы системы:

o    что происходит при повышении/понижении параметров;

o    как реагирует система;

o    какие устройства включаются.

Обязательно оформить в отчёте.

Задание 4. Анализ отказов и неисправностей (5–10 минут)

Студенты отвечают на вопросы:

1.     Что произойдёт при отключении датчика температуры?

2.     Как поведёт себя система, если заклинит клапан?

3.     Какие риски есть при отказе вентиляции?

4.     Как система может перейти в аварийный режим?

4. Контрольные вопросы (5 минут)

1.     Назовите основные процессы животноводства, которые могут быть автоматизированы.

2.     Какие датчики используются для контроля микроклимата?

3.     Что является объектом управления в системе автоматического кормления?

4.     Назовите преимущества автоматизированного доения.

5.     Какие существуют виды исполнительных механизмов?

5. Требования к отчёту

Отчёт должен содержать:

1.     Титульный лист.

2.     Тему и цель работы.

3.     Краткую теорию.

4.     Выполненные задания:

o    описание датчика;

o    таблицу элементов;

o    функциональную схему;

o    алгоритм;

o    анализ возможных отказов.

5.     Ответы на контрольные вопросы.

6.     Вывод.

6. Вывод

Студент должен сделать вывод о:

• назначении систем автоматизации животноводства;
• значении датчиков и исполнительных механизмов;
• эффективности автоматизации в снижении трудозатрат;
• повышении производительности и улучшении здоровья животных.