автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТУМАНООБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ЗЕЛЕНОГО ЧЕРЕНКОВАНИЯ

ЫИНЯСХЕКЛВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

1! ООНОВСКИЙ ИНСШЛ ИН1ВВЕРСВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ии. В.П. ГОРЯЧКИНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВ1 ОКАТ ИЗЙРСВАННОЙ СИС1Е1И ТЛШЮОЕРАЗОВАНИЯ ЗИН ЗЕЛЕНОГО ЧЕРЕНКОВАНИЯ

Специальность 05.20,02 Электрификация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ыолодцов

Игорь Иванович

Новква - 1972

/

o^ V

МЯНИС1ЕКЯВ0 СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКИЙ ИНС1ИГ71 ИНЖЕНЕРШ . СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА им. В. П. ГОРЯЧША

На празах рукописи

аолодцсэ

Игорь Иванович

ПОСЛЕДОВпНИЕ И РАЗРАБОТКА. АВ10ИА1КЗИР0ВАННОЙ СИСГЕНВ ТУУАНООБРАЗСЩШЯ да ЗЕЛЕНОГО ЧЕРЕНКОВАНИЯ

Специальносхь Сб.20.02

3 леахрификаци я с ель скохоз яй с Iвешки*о производства

Автореферат ; диссертация на соиокаыие ученой степени : кандидата технических наук

| С--'1 .'V.'; ЛячщчВа

Л г?, ,

¡Аеэдапз А, (шгавдад

■ Носква - 1972

Работа выполнена в Иосковсном-институте инненерсп. сельскохозяйственного производства киени В.П.Горячкнна <Ц;МСП) на кафедре "Электрификации к автоматизации сельскохозяйственного производства" в 1967 - ХУ72 г.г.

Научный руководитель - член-корреспондент ВАСХПИЛ, доктор технических наук, профессор Л.Г. ПРИШ1,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Р.Н. СЛАОИК; кандидат технических наук, доцент В.Т. СЕРГШАШЕВ.

Ведущее предприятие - Гипронясельпрои, г. ОРЙГ.

на заседания Ученого Сове НИИСП.

С диссертацией ыожно ознакоиитьсяв библиотеке ЫШСП,

Отзыв в двух экземплярах, заверенных печать», просим направить по адресу: Москва, 125009, ул. Тишряэевсгсая, Ученый Совет ШИСП,

Ученый секретарь Совета кандидат технических наук, доцент Б.Н, КЛВЕИШ.

Защита состоятся

Одной"«» отраслей сельского хозяйства, применение электрической энергии й"автоматизации в которой дает новые возможности для дальнейшего увеличения выхода продукции и подпишет производство на качественно новую ступень, является садоводство.

Важнейшей проблемой в этой отрасли является ускоренное получение посадочного иатериала юадовтс; декоративных, эфиро-масличных, лекарственных к других культур. Эта продлена в равной степени относится и к лесному хозяйству.

3 Директивах ХХ1У съезда КПОС по пятилетнему плану развития народного хозяйства ССС? на 1971 - 1975 годы подчеркивается необходимость значительного увеличения производства плодов, ягод, винограда, проведения работ по лесовосстановлению и заилному лесоразведении,

осуществления предусмотренных работ стране необходимо огроиное количество посадочного материала. Проблема обеспечения специализированных отраслей сельского и лесного хозяйства поса-дочиыи.штеркажоц требует резкого увеличения эффективности средств я методов размножения, что может бы« обеспечено за счет значительного'повышения производительности труда, возможного только на основе качественного скачка,' научно-техническими предпосылкам которого является применение автоматизированных систем управления и контроля/ позволявших заменять непосредсгвсише трудовые функции человека, в том числе логические и контрольно-" управлявшие, техническими средствами;~

Применение систем автоматического управления при разкноаениа растений позволяет уменьшить зависимость производства посадочного материала от погодных уоловия, за счет более точного поддержания параметров микроклимата.

Это вызывает необходимость создания специализированных приборов и устройств, и в то же время универсальных в пределах своих

функций. ■ .......

При размножении растения различных видов а сортов это обусловливается также необходимость!) дифференцированного подхода х

созданию условия, соответствущих их индивидуальным специфическим требованиям. ......

Настоящая работа выполнялась в плане совместных исследований в области вегетативного размножения растений, проводимых сотрудникам» Научно-исследовательского сектора Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Сельскохозяйственной академии ^ им. К.А.Тимирязева под руководством доктора с.х. наук, профессора УЛЛарасенко я сотрудниками Факультета электрификации Московского института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.31.Горячкина иод руководством доктора технических наук,'профессора Л.Г.Прищепа. .

Исследования проводились в различных нриродно-reографических зонах СОСР, в том числе: В Московской области (Плодовая учебно-опытная станция ТСХА; пл одопит ошич еокий совхоз "Память Ильича" Пушкинского района;- ВНШШП, в Бурятской АССР (плодово-ягодная станция, г. Глап-Гдэ!; совхоз "Облепиховый""), в Дагестанской АССР (Учхоз ДагСХИ),в Украинской ССР (совхоз "Берехинский", г*. Кировоград), в Казахской ССР (ВНЖЗХ, г.- ШорташиО;' в Таджикской ССР (Зональная опытная станция эйиромасличных культур, г;>Perapl и

др7гкх.

После внедрения и испытания системы автоматического управления в указанных выше хозяйствах на основании разработок касгояшея диссертации по решению объединенного научно-технического совета MCI СССР и Всесоюзного объединения "Союзсельхоэ i ехвияа" СМ СССР нами был составлен техно-рабочий проект "Автоматической установки искусственного тумана";

В настоящее гремя такие установки внедрены во мвогих плодо-пптомннчееккх и лесопитомяических хозяйствах страны.

В первой главе диссертации дан обзор и анализ технических средств вегетативного размножения растений методом зеленого черенкования. Большое место в этой главе отведено изучению технологии зеленого черенкования и параметров микроклимата.

Известно, что основными способами получения посадочного материала являйся семенное и вегетативное размножение. Ко единственным способом размножения, дасщи возможность сохранить г потомстве цекше лрязнакн в свойства маточного растения, созданные в процессе длительной культуры и отбора, является вегетативное размножение.

Сравнительно недавно, благодаря использование электротехни-

ческих средств, был разработан новы» метод вегетативного размножения - зеленое черенкование. ■ .

Инженерно-технические мероприятия г данное технологии играют решащуп роль. Он» направлены на создание оптимальных условия внеияей среди. ■

Создание этих условия обусловливается необходимостью поддергивать укореняемые черенки в состоянии тургора, что вызывает необходимость искличевия или хмя бы уменьшения транспирации;-Этого можно достигнуть за счет снижения температуры листа относительно температуры воздуха, а такяе за счет покрчтия поверхности листа пленкой вод». Эта условия выполняется одновременно благодаря укоренении черенков в искусственной тумане, который; оседая на листьях, образует на них пленку воды.

Искусственные туман, используемый Для укоренения черенков, -получается за счет мелкодисперсного распыла воды, осуществляемого установкой искусственного тумана (IСУ), показанной на рисунке I. Таким образон, 1С? предназначена для мелкодисперсного распыла вода до состояния тумана (размер капель 50-150 микрон"), равномерного его распределения по площади и регулирования увлажнения в зависимости от условна внешней средн.-

Установка состоит из следу щих узлов: распыдиваовях устройств, системы водоподводящих труб с запорной арматурой, насосно-силового оборудования, системы автоматического управления.'

Основными физическими факторами внешней среды ори зеленом черенковании являются свет, температура, влажность (почвы и воздуха").

Свет при укоренении черенков о листьями является одним из важнейших Факторов, оказывавших глубокое и разностороннее влияние на многие процессы, связанные с регенерацией.. Большая интенсивность . светового потока, например,, прямые солнечные лучи, может вызывать перегрев и даее отогм листьев, приводяпне к ш увидана». В связи с эти« освещение черенков долзно производиться рассеянным светом. "

С использованием искусственного тумана появилась возможность укоренять зеленые черенки при полном солнечном освещении,' так как наличке постоянной пленки водь; на листьях предохраняет их от перегрева и ожогов.

Температура внешней среды при зеленом черенковании сказывает

большое влияние на nponeccu корнеобразования, а также на вое основные физиологические процессы: интенсивность дыхеиия, фотосинтез, водный обмен и т.д. Наиболее благоприятная температура воздуха для укоренения черенков 22-30°С. Температура выше Э5°С плохо сказывается на состоянии черенков и может привести к их гибели. Для того, чтобы задержат*, рост верхушечных побегов и направить рост черенка на развитие корней, температура субстрата долгиа быть на 3-5°С шше теиператури воздуха. Дня исклвчепия образования ларов внутри листа и пред о твраше ки я вызываемой этим транспирацин, температура листа долина быт» на 1,5 - 2 °0 низу температуры воздуха. Это условие выполняется за счет испарения воды с поверхности листа в перерывах между вклвченкями тумана.

Влажность определяет водный режим черенков и сред укоренения и имеет свои отпиыумы в двух средах: в той среде, где непосредственно протекает процесс образования корней, т.е.в субстрате, и в воздушной среде, о которой связана деятельность листьев. Одним из основных условий при укоренении зеленых черенков является поддержание высокой влажности воздушной среды. Наиболее благоприятная влажность воздуха 85 - 100 %. Вдахнооть субстрата имеет не менее важное значение и для большинства видов и соргов растений равна 19 - %.

Рис. I.

Факторы внешней среда: температура и влажность воздуха и субстрата, освененность черенков, аэрашя субстрата, - взаимосвязаны и взаимообусловлены. При повыпении влажности воздуха оптимальная температура его сдвигается в сторону увеличения-Например, температура Зб-42°С, которая в обычных условиях вызывает перегрев растений, в условиях высокой влажности воздуха, обеспечивавшей постоянную обводненность тканей, не только не оказывает вредного действия на растения, но и благоприятно влияет на их развитие. При увеличении же освещенности оптимум температуря воздуха сдвигается в сторону уменьшения. Так при искусственном охлаждении воздуха, даже прямые солнечные лучи не вызывает ожогов и перегрева листьев.

Э настоящее время оптимальное сочетание факторов внешней -среды обеспечивается применением искусственного тумана в сочетании с культивационными сооружениями; покрытыми синтетической пленкой, В этой случае обеспечивается: .....

а) получение пленки воды на поверхности листа; ~

б) высокая вледность воздушной среда порядка ВОЛОО&; -

в) снижение температуры воздуха относительно тешгературы субстрата на 3-5°С; .

, г) снижение температуры листа относительно температура воздуха на 1,5-2°С;

д) оптимальная ос*« с ценность - 50-605 от освещенности снаружи. -

При поп взаимная обусловленность' этих факторов позволяет получать их оптимальное сочетание за сче1 регулирования только режима увлажнения черенков, что при незначительной ухудшении качества регулирования, значительно упрощает системт автоматики;

Для автоматического регулирования искусственного тумана-до настоячего времени применялись: часовне механизмы, часовые механизмы п. сочетании с различный» датчиками и частный вид часовых механизмов - программные устройства. Часовне механизмы и программные устройства обеспечивают управление ТОГ независимо от изменения погодных условий. Каялучшие же результаты дает использование программных устройств в сочетании с датчиками. Однако, анализ существующих средств управления показывает их несоответствие требованиям, предъявляемый технологией зеленого черенкования, несовершенство их конструкции;1 сложность эксплуатации в производственных условиях. По этой причине широкому внедрении

- б -

технологии зеленого черенкования в проязводственнув практику препятствует отсутствие надеиных и технически совершенных средств автоматического регулирования. Это в свои очередь тормозит также совершенствование савой технологии.

В связи с этим, задачей данной работы являлось исследование и разработка систеш автоматического управления, комплекса при-вороэ для управления туманообразующей установкой, создание про-■Хышденных образцов и внедрение их в производство. Эта работа вкличает в себя синтез САГ, выявление ее структура, исследование характеристик входящих в нее звеньев, получение критериев качества регулирования с цедьв использования их в качестве исходных данных для конструктиввой разработки средств автоматического управления и после исследования последних оценки их эффективности.

Исследование и разработка средств автоматического управления производились на основании следуищи агротехнических требований;

время сухого состояния листьев черенков при критических условиях С t В03Л - 35 °С, % В03Д « 80 % ) не должно превышать 20 кинут;

температура воздуха не должна превышать 35 °С;

превышение туиператури листа над температурой воздуха не более I °С.

Во второй главе диссертации приведен теоретический расчет системы автоматического управления 107. 3 основу рачета взята функция: , , ч

, h - кч ■

где: h - толщина пленки воды на поверхности листа. В идеальном случае график работы ЮУ должен иметь вид, показанный на рис. 2,а. При это«: _

где:, t-ц - время одного цикла работа 10У;

tp - экспозиция распыла воды;

t-ц - время интертала между распылами или время испарения. В нормальной режиме начало Л -го цикла должно совпадать с концом (J1 - 1)-го. Практически же из-за влияния погодных условий и других факторов последнее иозет не выполняться и при этом возможны два ,случая: ,

Г) когда Ъкп-i ^XHrt , рнс. 2,6 ; 2) когда tlCn-l < tun > Рис- 2-в • В обоях случаях появляется сдвиг меаду циклами ü.t. В первом слу-

а)

Рис. 2.

чае Ä*t отрицательно, во второй - положительно. Oda эти реюта представляет опасность для жизнедеятельности черенков. В нервен случае рае ¡тыл вода начинается раяызе, чем испарятся вода с поверхности листа. Даншй реши опасен теп, что на черенмг выпадает иэлиганее количество влаги. Это выэыаг^г вымывание питательных веществ вз листьев скативапщейся с них ведой, охлаждение субстрата и его переувлагненяе, что влечет за со<5ой выпревагае черенков. Во второй случае распил воды начинается поэае момента полного г:гсухания л;гста. Этот режим опасен тем, что после испарения пленки воды о поверхности листа начинается iранепирапия внутриклеточной влаги и повышение температуры листа. И то и другое приводят к засыхании и к тпбьлл черенков, В обеих случаях ¿t может достигнуть критической величины и даже превысить ее.

Таким образом, систена увлаанения долкыа бать системой со

строго поддерживаемым циклом работы, т.е. системой программного управления. В оЗщем случае структура САУ будет миегь следующий вид (рис.З):

Рис.3.

I - програмшюе устройство; 2 - исполнительное устройство; 3 - объект управления; 4 - датчик увлажнения; Цзаз- сигнал программного устройства; и^и- возкущаскке воздействия; % - выходной сигнал регулятора*

Оценка качества работы САУ, выбор ее параметров, обеспечиваюких оптимальное управление и определяющих конструктивное выполнение, т.е. синтез системы, был произведен на основании анализа отдельных звеньев системы управления, определения их статических и динамических характеристик. В качестве' количественной опенки точности системы управления был принят интегральный квадратичный критерий: ^ЛвЧ* •

Работа САУ исследовалась на основе анализа описывающих ее дифференциальных уравнений, которые в развернутой форме имеют вид: объект регулирования

регулятор

В установке искусственного тумана объектом управления является совокупность пространства теплицы, растений и геометрически зафиксированных распиливающих устройств и датчиков. Входным сигналом объекта управления является обсий расход воды распылителями

зр* »

где: С^ - расход одного распылителя.

Выходным сигналом является толщина-пленял воды Ь " на поверхности листьсв или датчика. Учитывая время распространения тумана от распылителя до датчика ^С ; динамическая характеристика'-пространства, в котором они находятся, описывается запаздывающим звеном. Передаточная Лункгая при этом имеет вид:

где: К-, - коффиииент, учитываюкий какая часть поды одного распылителя оседает на поверхности датчика.

Значения к Т были найдены экспериментально: К2 - 12,56 * Ю-11

"С = 1.2 с. ■ ..... . ... -----

Передаточная функция объекта управления модет быть представлена передаточный звеном 1-го порядка с запаздыванием:

Ке

1 + То5 Р

Однако, учитывая, что Т« 10(1 СТос5 ср* 12с ), передаточная

функция может быть записана в виде: ^ = *

Схатическдё и динамические характеристики, описывавшие исдолкнтельное устройство, связываст значение расхода через распылитель Ор и электрический сигнал на входе исполнительного устройства Цисп- устройство долдно бить сконструировано таким

образом, чтобы л — II

Цр ~ .

В данном случае динамические свойства исполнительного устройства описываются инерционным звеном 1-го порядка:

И/исп(Р) -

Кр

1 + Тиср *

С учетом подученных выше передаточных функции структура системы управления будет иметь следубеяя вид (рис.4):

Рис.4,

К *•»• w, - = J^f 1 к, = Кр; Tt = rwn ;

71 - Та .

ftip)> " »озмущ&зцие воздействия: jy(p)- влияние

колебаний напрякеиия cení; J-/^- случайные воз^уцегая, влкягяие на расход воды через распылитель, например, засорение его; (р) - шгвяше погодных условий.

Для получения регулирующего устройства с наименьшей статичес коЯ ояибкой рассматривался упкзерсадьшй пропориюкалъшя дй<5фе-реншально-икгегралышя регулятор с передаточкоп фунхияев:

Wp« = Кр + КрТзр + . В этоу случае дифференциальное уравнение, ояисивагнее систему управлешм по входному задавшему воздействия ф(р) , npsí О, будет иметь вид:

При единичном воздействии оеибка системы управления равна:

S(p) = K<p)--js: •

Количественная оценка дш; ^оческой точности системы определялась по формуле! = ^ ir*(1+o(+Ji} + 0í¿ * i з

Последнее выражение дает зависимость интегральной квадратичной оценки от параметров объекта и настройки регулятора tT . Дяя п pono рвионально-дифферендаа льно-киегрального регулятора таких параметров три: К, Тд,и Тц, При оптимальной насгроане регулятора интегральная квадратичная опенка долина быть оиималшол. Параметры К и fi не ииниаизиругг выражение дня 10 , но увеличение их. нризодит к укепьвенкгз I, . Постоянная времени дифференцирования для лучшх отечественных регуляторов составляет величину не более 0,25 Ти, цс. £ - Тд/ Ти - С О * 0,23 величина ве коэффициента усиления К ограничена, как правило, возможностями ■ технической реализация и условиями пасыиекия в контуре регулирова rot я. Иияпгагзированное значение найдено путей двфференци- •

рованияего выражения по .■'■■■.

3 паче ян в тЗодг ' ¿ля которого Х0 будет аингиадьнын, находки из выраиения: 3Í - Q

На рисунке 5 приведен график зависимости 5! а f(l?*) , из которого видно, чю при увеличении коэффициента усиления регулятора система становится более точной и гстоЯчкаой, Однако, несмотря та высокуп точность Шд-ретулятора, техническое его осуществление представляет больше трудности, а применение его в производственных условиях является нецелесообразный хотя бы только из-за необходимости использования в качестве исполгошйыпее устройств, подаэцпх воду к распылителям, двигательных или электромагнитных иехиниэшя с плавны« регулированием расхода волы в зависимости от величины входного сигнала. Приведенные расчет язлягися теоретической предпосылкой для создания пропорциональных регуляторов с целы) отработки технологии зеленого черенкования в изолированною; камерах, строительство которых в блигайнее время напечено в ряде научно-исследовательских организаций.

1с

0,7

0.Í

0,5

О,«

0,2 ■ ■ 0,1 j

0 "0,г 0,2 0',э 0> 0.5 0,6 0,7 6,9 i.olt Рис. 5.

Из графика видно, что точность системы управления остается достаточно высокой даже при крайних значениях настроят регулятора. Это дает основание для применения в установках искусственного тумана дискретных систем с использование!! двухаозициониа регуляторов и датчиков, что значительно упропает СА7 и дает возможность оирокого применения ее в производственных условиях.

■ — —

Третья глава посвдшена исследование и разработке принципа автоматизацик и конкреишх устройств упразлепяя тумана образу пней установкой. По соображениям я о а ех оус т оя чав ос т и, простоты я надежности вами бала выбрана дискретная система управления ТСУ. На основали;: этого было раз работая о и исследовано два устройства: управляющее логическое ycipoítciip 7JET и программное устроясгво.

Управлссиее логическое устройство представляет собой относительно обособленную сисгену дискретного типа, предназначеннуо для автоматического управления динамическим процессом и*осуществляющую переработку входной информация в выходные команды согласно заданному логическому алгоритму.

3 обобщенном виде УДУ представляет сойой ориентированны* многополюсник, имепций П входных каналов, по которып поступает информация и .выходных каналов, по которым выдаются команды* Информация ясступаст но П входным каналам 727 в ваде двоичных входных сигналов. Выходная информация представляет собой логическую функцию от входных переменных и в этом отношения УЛУ мокко рассматривать, как некоторый логический оператор L 7 осудествлясция преобразование набора П входных двоичных переменных в двоячну» функций этих переменных.

L {X} =. У .

Для построения УЛ7 был применен аппарат д_ончной логики. Прием входной информации и выдача выходной информации каждый элементом происходит в некоторые дискретные моменты времени - такты. Такты могут наступать либо через равные промежутки времени, либо через различные промежутки времени з зависимости от характера входных сигналов. Тактовая работа УЛУ в данном случае обусловлена необходимое гы) создания прерывистого искусственного тумана поочередно в каядсм блоке. Следовательно, данное УЛУ должно быть многотакт-tíbtu последовательного действия.

Данный такг будем называть текущим и обозначим через "ti • Этот такт делит шкалу времени УЛУ на предыдущие такты: —."tr-2 , t-r-1 и последуйте тахт»; t.r+t, tr^z • *■•>

Состояние кавдого выхода У1У должно определяться не только комбинацией внешних воздействий в 1екудия такт X к . но и состоянием 5 в предыдувдй такт. Уравнение выходного сигнала У< ¿ -го канада в этом случае мозшо записать в виде: ■■

FI[(Xk)i,(SKh)I] .

При управлении туванообразующеп установкой это означает, что распыл врды в следующем блоке гожет быть включен только в юм случае, когда произойдет полное увлажнение поверхности листьев в данном блоке.

Таким образом, УЛУ должно состоять из идентичных взаикосвя-занных блоков. Логическая часть алгоритма управления была получена на основании анализа комбинации входных сигналов, поступающих в один из блоков. Минимизация логического алгоритма производилась при поноет построения карт Кар«о, в результате чего было получено его аналитическое выражение, по которому определилась структурная схема блока. Для изготовления УЛУ использовались бесконтактные логические элементы - модули серии К-Уи 3 конечном итоге УЛУ состоит из П последовательно соединенных блоков управления и трех общих блоков: блока формирования управляюсих импульсов, блока индикации к блока питания. Выход каждого блока пош.лпчен к исполнительному механизму - соленоидному вентилю, подавшему воду в распылители.

Исследования УДУ, проводившиеся с цель» оценки ючности регулирования, наденности и целесообразности внедрения в производственную практику, включала в себя исследования как отдельных элеменюв, так и всей системы управления в целом.

Для разработанного устройства, рассчитанного на 12 блоков, ^.цпйкс составляет 3,2 мин.Отсюда следует, что дьнное устройство исключает задержку увлажнения листьев черенков, так как время высыхания пленки водл ка них, даже на таких культурах, у коюрых толиина удерживаемой пленки минимальная , при максимально допустимой температуре воздуха Э5°С составляет около 7 минут. Это обстоятельство еие более подтверждается тем, что почги всегда

и, < 33 сче1 пропуска блоков, растения в которых еще не

высохли и температура в которых ниже критического значения^ ■ Экспериментально установлено, что УДГУ обеспечивает высокую точность поддержания увлажнения лиегьев черенков, т.е. и обладает высокой надежностью. Исследование работы УХУ выявило' также ряд существенных недостатков его, основными из которых являются: относительная сложность принципиально:! схемы; больлюе количество соединительных линий от датчиков к устройству управления и от него к исполнительным механизмам; трудность отыска:- п неисправностей и, в связи о этим, необходимость пользования ^кикк сложными приборами, как осциллограф, что предъявляет высокие требования к квалификации обслуживаюаего персонала*

Однако, данное устройство управления целесообразно применять в научшх учерегдекиях и лабораториях,1занимавшихся разработкой технологии зелепого черскковакпя я где требуется высокая степень' точности регулирования нзкрсаякнзгя.

Зля кпрокого использования в производственных условиях было исследовано и разработано программное устройство,- прсдставляшее из себя многополюсник с П -ыц числом устойчивых состояний и с Л -ыы количеством выходов,. В качестве такого кногополгеника нами били использованы кольцевые счетчика разляч^х конструкций., . СпецвЗач&скви требсаанкеи» предъявляемым к програмююыу устройству для управления ТС?, является независимое регулирование времени С экспозиции) расшла воды в каядои блоке.. Это требование является следствием того, что ка участке зеленого черенковангя в разных блоках могут укореняться различнее культуры, предъявляю-' . гще нвдквцдуальнае требования к реаи^у увлажнения.. Лаке в случае, когда весь участок занят одной культурой, сроки высадки черенков в отдельных блоках могут быгь различные, что требует различных ре&гсмез увлажнения.

В связи с атям, интервал мгнду предыдущим и последу сдай импульсом, перетодягщм кольцевой счетчик в !Т) -ное устойчивое . состояние Сна включение распыла в Ю -нон блоке), должен быть равен времена распыла воды в О?]-I)-он блоке. .

Следовательно, кольцевой счетчик должен управляться кмпуль-сашЕ, интервал следования ко тор ^ должен б'1ть регулируемым.. В качестве источника ишульсов нами было применено реле времени РВ.

Таким образом,,кольцевой счетчик должен не только вырабатывать выходной сигнал для включения исполнительных механизмов, но и управлять работой РЗ, т.е. изменять его уставку на каждой позиции;.

Как правило, кольцевое счетчики в каждом блоке имеет один выход. Однако, длч управления несколькими независимыми цепами к выходу счетчика необходимо подкявчить устройство для размножения сигналов, например, многоконтактное электромагнитное реле. Ира использовании шагового распределителя в качестве такового используются независимее контактные,поля.

Исследование работы различных типов реле времени показало неоспоримые преимущества РВ, выполненного на тиратроне о холодным каюдоы типа НИ-ЭО; возможность получения ноадаых выходных импульсов; возможность работы в непрерывном и ждущем режимах; воэмож-

носхь регулирования выдержки времени в больших пределах, порядка 0*60 с; стабильность работы при изменении питавцего напряжения в пределах СО,9 * 1,1)1^ ; стабильность работы при изменении окрувавиея температуры. Практически РВ должно работать в идущем рекиме. 3 этом случае око запускается включением в его времяэадаокуо ЙС -цепочку резистора уставки К у .

Исследованием было установлено, что при больших значениях зарядного резистора, порядка 3 МОи и более имеется зона неустойчивой работы реле. Это объясняется тем, что зарядный ток становится соизмеримым с током утечки конденсатора, в результате чего напряжение на нем перестает возрастать. Наиболее значительный ток утечки наест электролитические кондепсаюры. Для расширения зоны устойчивой работы ИЗ необходимо применять бумаиные конденсаторы, рассчитанные на возможно большее рабочее напряжение.

При исследовании стабильности работы И! были С"Я1Ы зависимость выдержки времени РВ и, в связи с этим, зависимость точности установки выдержки от колебания питашего напряжения:

= ИМЯ ; - | (дЦ) .

Напряжение питания РЗ изменялось в пределах (0,9 - 1,10) 0 ц ((^Н" НОВ) при различных значениях зарядного резистора;. Выдержка времени РВ при этом изменяется от +5 до от номинальной. Отклонение выдержки Д^ от установленной по шкале находится в пределах +10 * -7% от номинальной.

После исследования различных типов кольцевых счетчиков выбор был остановлен на шаговом распределителе с обратным ходом типа Ш-25/3 по следующим причинам: возврат в исходное состояние при снижении напряжения-питания во время педачи импульса на электромагнит, небольшой ток срабатывания электромагнита, наглядность работы. Одно из контактных полей КП1 шагового распределителя используется для поочередной подачи напряжения на исполнительные механизмы. Время замкнутого состояния контактов на каждой позиции определяется уставной ИЗ. Изменение усгавки осуществляется ш каждой позиции самим ИР за счет использования отдельного контактного поля ЯП2. Для этого РВ должно быть с.самосбросом и запуском за счет включения в его вреиязалаащую цепь одного из 1 реэчеторов уставки. Схема программного устройства показана на рисунке При включении устройства в сеть запускайся РВ. После отрабс:'- вдержки времен*, определяемой величиной какого-то из резисторовг^-^ц , РВ подает импульс тока на катушку ЕР и возвращается г исходное состояние. ШР при этом сереводит свои контакты на следуьяую пози-

Рис.6.

кк», а к реле временя подключается новый реэисюр, определявший его новую уставку» Для регулирования интервала между циклами распыла используется переменный резистор Кп-и- Изнейяк интервал, можно подобрать оптимальный рекик увлзжнения черенков в соответствие с погодными условиями. .

Целы> исследования работы программного устройства была опенка точности поддержания заданного режима упакнеивп черенков для различных культур яри изменении погоднах условий. С этой цель» В: производственных условиях нами были выявлены оптимальные режимы увлажнения для наиболее характерных зон. Режим увлажнения определяется экспозицией распыла воды Ър и временем интервала *£ ц В связи с этим, исследовалась возможность изменения режима увлажнения за счет изменения £р и в отдельности. Для оценки целееообразности изменения режима увлажнения за счет изменения

'(. р Сила зксперементально найдена зависимость частоты включения распыла воды за I чао в зависимости от экспозиции для различ-' ных культур С при ). Число включений распыла фикси-

ровалось счетчиком импульсов типа СБ-Щ/100, подключенным к клеймам соленоидного вентиля. Как видно, график этой зависимости (рие.7) можно разделять на три характерных участка: быстрое уменьшение числа включений П при увеличении экспозиции, установившейся режим и незначительное уменьшение П при дальнейшем

увеличении . Установлено, что наиболее оптимальным является

установившийся режим, диапазон которого для различных культур различен. Это объясняется неодинаковой водоудериивающей способностью листьев различных растений. На ркс.8 показана зависимость числа включений распыла от экспозиции для различных значений температуры воздуха. Как вмпо из графика, с увеличением температуры число включения распыла растет. Однако, диапазон ошимальних экспозиций остается неизменным. 1аким образом, регулирование режима увлажнения за счет изменения экспозиции распыла является нецелесообразным я возможно только за счет изменения времени интервала.

м 2гх

ii у д*с

м

к

к i

i <> м 2$

тес-* а г»

(I

\ . I * • »лея*, ре» - «{шадеяк, ем

1

9 1 V! » И

Рис, 7.

Рпс.8.

Исследование работы программного устройства проводилось в трех режимах: работа по жесткой программе, работа гад жесткой программе с автоматической корректировкой и работа с автоматической перестройкой программы при изменении погодных условий. Все эти режимы при определенных условиях могут быть рекомендованы в производство. Однако, наибольшую эффективность даег режим с автоматическим изменением программа, в конечном счете проявившуюся в более высокой проценте укореняемос1н черенков.

В четвертой .главе приводится исследование а 1»зработка Датчиков увлажнения. ДУ предназначен для контроля за наличием пленки воды на поверхности листа. Оп устанавливается в среде укореняемых черенков и находится с ними в одинаковых условиях увлажнения. Работа ДУ основана на зависимости электрического сопротивления между электродами 01 наличия между ш:гл пленки воды. В первых вариантах ДУ применялась регулировка е; чувствительности. Однако, и^-эа явлений поляризации и электролиза она сводилась на нет,' что привело к разработке принципиально новой к онструкциае с*цо^Жаддая электролиза я

1Л?

У,-. (1ел;:1:-;з.

поляризации представляют наибольшую опасность при постоянной подаче напряжения на электрода. Для исключения последствия электролиза и поляризации, заключающихся в отложении солей на поверхности М, разрупениа электродов и снижении чувствительности, в новом датчике напряжение на электроды подается только на время, необходимое для определения состояния ДУ. Выходной же сигнал снимается все время, пока на него подается напряжение питания. Схема ДУ приведена на рисунке 9.

Рис. 9.

Задачей исследования Ж была оценка изменения петрологических показателей его: чувствительности, погрешностей, вызываемых изменениями параметров материалов. Двухлетняя эксплуатация ДУ показала, что отложение солей на чувствительном элементе не имеет места и не происходит разрушение электродов.

В соответствии с требованиями технологии зеленого черенкования, зависящими от условий водоснабжения ТОТ, набора культур, агротехлзки и т.д.. вами было разработано и испытано несколько способов включения ДУ в систему автоматического управления. При автономной работе датчики увлажнения устанавливаются в каждом блоке 107 и юс срабатывание в отдельных блоках будет хаотичным во времени. Автономная работа ДУ допускает, только одинаковую экспозицию распыла во всех.блоках и является целесообразной при нелииктированпой производительности источника водоснабжения. Независимое регулирование экспозиции распыла в блоках, а также, снижение установленной,мошости насосно-силового оборудования КУ возможно при совместной работе ДУ с программным устройством. Нами разработано и испытано в производственных условиях Два способа включения ДУ на совместную работу с программным увтроястэом:

поочередный опрос М, установленных в каждой из блоков ЮТ, а также, управление программным устройством при покош одного ДГ, установленного в одном из блоков. Совместная работа Л7 с программным ус тройством обеспечивает высокое качество регулирования режима увлажнения черенков с погрешность» не превышающей 3-5% от времени цикла. Просюта и надежность этого способа дают основания рекомендовать его для широкого использования в производстве.

В пятой главе показана экономическая эффективность применения автоматизированных установок искусственного тумана в производстве. По данным Учхоза Дагестанского СИ1 Сг.Махачкала) применение разработанных нами средств автоматизации 107 повышает процент укорендемостк зеленых черенков розы в среднем на Т7%. За счет »того дополнительная прибыль от реализация саженцев одной ротации составляет 15 тысяч рублей. Себестоимость саженцев снижается с 5,8 до 4,6 коп. за штуку. Эксплуатационные расходы за счет экономии воды и электроэнергия за период укоренения снижаются с 7В до 43 рублей. Использование термальных вод в хозяйстве для обогрева теплиц позволяет в условиях Дагестана за один сезон проводить до 7-ми ротаций черенкования. 1агчм образом, годовая экономия эксплуатационных расходов составляет: (78-42)•7-252руб. Дополнительная прибыль за один год равна; 15-7-105 тысяч руб. Рентабельность производства саженцев при средней оптовой цене одного саженца 0,7 руб.:

р - И г с -10СЙ- 70 - V - 1«.

С 4,6

Дополнительная рентабельность от внедрения разработанных средств автоматизации:

ДР - - - - 20-7

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений:

■ Т0 . - % в 250-100 . 0 6 года, Эн - Эа 252

Внедрение разработанных средств автоматизации в производство не только создает экономию эксплуатационных затрет и дает дополнительную прибыль, но и повышает технический уровень и ;культуру производства, облегчает труд обслуживающего персонала к яовцчаег его производительность.

завода

1. Установлено, что применяемые ранее средства автоматизации ТОУ недостаточно эффективны из-за плохого качества регулирования, сложности конструкции и повызенкых требований к квалификации обслухявашего персонача.

2. Показано, что в ТОУ наиболее перспективным является метод пряного контроля наличия пленки бода на "листьях при помоги датчика увлажнения.

3. Установлено, что наиболее хоросше результат« показал двух- -цоэицяон'гвгл датчик увлажнения, различаемая только два состояния! сухое и услащенное. Это обеспечивает помехоустоЕшзость и четкость его работы, не предъявляет высоких требований к избирательности,

к стабильности параметров самого датчик и напряжения питания. Погрешность в поддержании оптимального резима увлагнешя ори этом не превышает 5Я.

Предложена новая конструкция датчика увлажнения, отдичащаяся применением чипужъспото опроса его состояния. Напряжение на. электроды датчика подается только на время, необходимое для определения его состояния,, порядка ОД - 2 мс, выходной же сигнал снимается в течение заданного времени за счет сацоблокировки датчика. В результате, отловение солеа на поверхности датчика и разрушение электродов не наблодаетсд.

Ян естся решение о выдаче авторского свидетельства на имя Мслодцова И.Я. по заявке £ 1658046/30-15 на "Датчик увлажнения" о приоритетом от 4 августа 1971 г.

5. Показано, что, с цель» поочередного включения блоков ТОТ, необходимо применять программное устройство, позволяющее регулировать экспозиции распыла независимо в каждом блоке, а такие время пауза и езду гглклажи распыла. Программное устройство доляно обеспечивать регулирование экспозиции распыла в пределах 0 - 60 с, а паузы в пределах О + 60 нин - 20 * 240 ши, автоаатическн изменяя диапазон

6. Экспериментально установлено, что экспозиция распыла воды в блоке определяется водоудерг-иващей способностьв листьев и для растеши"! с гладкими листьями находится в пределах ? * 12 с, а с опузепнкмя - в средней 15 с. Установлено, что экспозиция распыла не зависит от температуры воздуха. В связи с этим, режим увлакнения черенков должен подчеряиваться за счет регулирования интервала между включениями распыла. "

7. Установлено, чю наиболее высокое качество регулирования увлажнения изменении доганмх условий дает автоматическое измене

ние интервала. Предложенное новое программное устройство обеспечивает как ручную, так я автоматическую регулировку интервала за счет плавной корректировки его при небольших изменениях погода, а также за счет автоматического скачкообразного перехода на новую программу при значительном изменении температура или освещенности. Однако, первоначальная уставка интервала в данном случае подбирается опытным путем, что приводит к субъективным погрейпостям, порядка 10 - 15

8. Опытами на натуре установлено, что высокая точность регулирования монет бить обеспечена только за счет дрине нения. датчиков увлажнения. При этой возкояка как автономная работа :агчиков в нандом блоке, так и совместная их работа с ярограашшм устройством. Наиболее предпочтительным является второй способ, о бе сп ешавэдй более высокую точность,, порядка 3 - 5 за счет независимого регулирования экспозиции распыла в блоках.

9. Внедрение разработанных средств автоматизации установок искусственного тумана значительно пошяает процент упорепеняя черенков, в среднем на 17 %, повывает производительность труда, снижает себестоимость продукции, улучшает культуру производства. Срок окупаемости капитальных вложений на автоматизацию значительно ниве нормативного и составляет 5-й месяцев. Уровень рентабельности достигает £000

10. Производственные испытания разработанных средств автоматизации дают основания рекомендовать их для широкого использования в установках искусственного тумана в различных климатических зонах.

■ На основании проведенных испытаний САУ в производственных условиях наш был составлен экспериментальный проект "Автоматической установки искусственного тумана", который в насюяйее время явился основой для составления типового проекта.

Содержание диссертации нзлокено в следующих нечетных работах:

1. Молодцов,П.И., Ермаков Б.С. "Автоматизация установки искусственного тумана". Новое в разпноженки садовых растений. Труди келвузокской научно-кетодической конференции. П.. 1969 г.

2. Молодцов Н.Я, "Установка искусственного тумана", Справечпик агроноиа нейтральных районов нечерноземной зони. Издать-.:- т "Колос". Находится в не аги.

3. Молодцов H.Ii, "Прибор для автонатнчесхого регулирования увлажнения в установках искусственного тумана". Новое в размноже- • няи садовых растений. 1руды межвузовской научно-методической конференция. П., 1569 г. -

4. Колодцев И.Я., Ермаков B.C. "Автоматизация установок искусственного туманообразования". Доклады МИИСП, том УП, вып. Э. И,. 1971 г.

5. Погодков И.Я. "Устройство автоматического улравлевня блочной тунанообразушей установкой для зеленого черенкования". Авторское свидетельств JB 286445. Бюллетень изобретений 36,1970г.

Содержание диссертации докладывалось:

1. На научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Е1ШСП в 1966 - 1970 г,г;

2. На Всесоюзном совещании по автоматизации сельскохозяйственного производства. Москва, ВДНХ. 7-12ДО 1968 г.

3. На меквуэобской научно-методической конференции по новой технологии выращивания посадочного материала плодовых, декоративных я лесных культур. Москва, ТСХА. 1969 г.

ft. На объединенном научно-техническом совете tiGX СССР к Всесовзкого объединения "Сосзсельхозтехника" СИ СССР "О внедрении технологии зеленого череякоиашгя в производство". Иосква, 21-23/7 1970г.

5. На совещании специалистов стран-члено- Совета Экономической Взаимопомощи по технологии зеленого черенкования, Москва, 9-16 августа 1971 г,

Д-ЗРЗВЗ ОТ ЗБ/Г£-72г. Гвр.Л50акз. Зак.691.

Ы И Й С П им. В.П. Горячкдва