Комп'ютерно-інтегрована система керування процесами при виробництві комбікорму з використанням КТЗ ОВЕН

Abstract

Актуальність теми. У сучасній концепції розвитку сільського господарства спостерігається тенденція виробництва сільськогосподарської продукції на малих кооперативних фермах, орендних, підсобних, сімейних і інших господарствах. Але, як і для колективних господарств, на приватних фермах для повноцінного годування худоби необхідно мати збалансовані за поживністю корми і, зокрема – комбікорми. Це підтверджує багаторічна практика годівлі сільськогосподарських тварин, яка показала, що поживні речовини, вітаміни, амінокислоти та мікроелементи найбільш ефективно використовуються у вигляді біологічно повноцінних збалансованих комбікормів. Так, при згодовуванні 1т повноцінних комбікормів можна додатково одержати 250-300 кг молока, або 24 кг м'яса, а в птахівництві - 750-900 яєць. При цьому витрата кормів на одиницю продукції зменшується на 30 %, а її собівартість знижується на 15-20 %. Сучасне комбікормове виробництво, як об’єкт управління, уявляє собою достатньо складну систему. Виробництво комбікормів зв’язане з використанням великої кількості компонентів, по кожному із яких повинна бути вичерпна інформація як кількісного, так і якісного характеру. Також інформацію необхідно мати і для готової продукції, асортимент якої існує досить великий. Тому підприємства комбікормової промисловості за рівнем автоматизації, в тому числі і на рівні комп’ютерних технологій, займають одне з провідних місць не тільки в агропромисловій галузі, а й серед промислових підприємств України. Але в умовах енергетичної кризи і росту цін як на самі корми, так і на традиційні види палива, частина транспортних витрат у вартості комбікорму різко зросла. Тому для невеликих фермерських і приватних господарств придбання комбікормів і їх транспортування від спеціалізованих підприємств до міст споживання вимагає великих витрат, внаслідок чого їх вартість виходить досить високою. Тому виробництво повноцінних комбікормів і кормосумішей безпосередньо у господарствах із зерна власного виробництва і закуплених домішок (БВД, преміксів), дає можливість значно знизити собівартість продукції, одержувати комбікорм необхідного складу, у необхідній кількості й у будь-який час. При такій організації, складаються умови, що сприяють розробці різноманітних рецептів комбікормів, які відповідають структурі раціонів годівлі худоби у залежності від спрямування розвитку місцевої кормової бази, продуктивності худоби та ін. При цьому також підвищується якість комбікормів, краще використовуються поживні властивості фуражної сировини, тому що споживання готової продукції тваринами здійснюється одразу після її приготування. Для реалізації переваг приготування комбікормів власними силами господарства потрібні прості в експлуатації, надійні та порівняно дешеві розмельно-дозуючо-змішувальні агрегати та установки. У ряді приватних фермерських господарств країни добре зарекомендували себе невеликі комбікормові лінії (цехи) продуктивністю 5- 10 т/год. Практика експлуатації таких систем показує, що вироблення комбікормів і кормових сумішей так званих виконавчих рецептів задовільної якості в умовах сільськогосподарських підприємств із використанням місцевої сировинної бази і покупних БВД і преміксів, має значні переваги в порівнянні з традиційним виробництвом їх на великих державних підприємствах з придбанням кормів та їх транспортуванням до місць споживання. Одним з найбільш ефективних способів теплової обробки фуражного зерна перед згодовуванням тваринам є його гранулювання і екструдування. В основі цього процесу лежить: - теплова обробка зернових компонентів при високій (до 110-160оС) температурі і тиску до 4-5 МПа; - механічне деформування оброблюваного продукту шнеком екструдера і "вибух" розігрітого продукту (екструдата) на виході з фільєри. В результаті такої обробки в зерновому матеріалі відбуваються суттєві структурно-механічні та хімічні зміни і на виході виходить пористий спучений стренг в формі джгута діаметром 20-30мм з об'ємною масою 290-320 кг/м3. Як буде показано у подальшому дослідженні, у процесі гранулювання і екструдування відбуваються глибокі зміни в структурі поживних речовин екструдата, що підвищує його енергетичну цінність, смакові якості, властивості тривалого зберігання, формування високоякісних рецептів кормів, засвоюваність травневою системою тварин і т.д. Разом з тим, технологічний процес виробництва комбікормів в умовах господарств, також є досить складним, з великою кількістю збурюючих впливів, оптимізація якого можлива лише за умови автоматизації процесу. Тому дослідження, спрямовані на енергетичне вдосконалення технології гранулювання комбікормів, підвищення ефективності використання електроенергії, обґрунтування раціональних параметрів та режимів роботи електрообладнання, є актуальними і своєчасними. Об’єктом дослідження є процес виробництва комбікорму на прес- грануляторі. Предметом досліджень є взаємозв'язки і закономірності режимів функціонування прес-гранулятора та їх вплив на ефективність виробництва гранульованих комбікормів. Мета і задачі досліджень. Мета роботи полягає у підвищенні продуктивності роботи прес-гранулятора та якості вихідної продукції шляхом вдосконалення технологічного процесу, зокрема покращення температурного режиму виробництва гранул. Для досягнення цієї мети сформульовані такі задачі: – дослідження особливостей сучасних систем автоматизації процесів керування температурним режимом виробництва комбікормів на прес-грануляторах; – розробка функціональної схеми системи керування прес-гранулятором і алгоритму її роботи; – розробка і дослідження імітаційної моделі об’єкта автоматизації із використанням програмного пакету MatLAB; – обґрунтування вибору алгоритму керування, комплексу технічних засобів автоматизації, визначення показників якості роботи системи керування; – розробка схем системи автоматизації та системи дистанційного керування та контролю виробництва гранульованого комбікорму на основі Scada Trace Mode.