CC BY
47
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ЦИКЛООБРАЗНОЙ РАБОТЫ КОНВЕЙЕРНОЙ ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
О. А. Тареева, преподаватель кафедры «Основы сельского хозяйства, химии и экологии» ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»
Аннотация. Создание корректирующего алгоритма и соответствующей программы для блоков измерения процесса доения в карусельных доильных установках позволит оптимизировать работу данных установок за счет сокращения времени дойки.
Ключевые слова: карусельные доильные установки; внутрицикловые простои; внешние простои; средняя скорость вращения платформы; минимальное, среднее и максимальное время доения.
Доение в конвейерном доильном зале - это проверенная концепция. Конвейерные доильные установки обеспечивают высокую производительность труда на молочных фермах, где необходима высокая отдача от коров за единицу времени. Одинаковый процесс доения для каждой коровы, который происходит ежедневно, обеспечивает спокойствие коров.
Преимуществами конвейерных доильных систем являются следующие:
- коровам требуется пройти очень небольшое расстояние до доильного стойла;
- крова доставляется к оператору; операторы работают на фиксированных рабочих местах, по стабильной программе и с минимальными перемещениями;
- платформа работает в непрерывном режиме со стабильной скоростью, задавая темп работы операторов;
- скорость вращения платформы регулируется в соответствии с характеристиками доения конкретной группы коров;
- каждой крове отводится одинаковое время для
доения;
- размер группы не имеет значения. Нет проблем с лишними коровами и неполными группами;
- каждая корова имеет собственное стойло. Это стойло выглядит одинаково при каждой дойке. Корову не беспокоят движения и помехи от коров в соседних стойлах;
- новые коровы легко обучаются, следуя за предыдущей коровой на платформу;
- конвейерные доильные залы легко вписываются в конфигурацию молочной фермы. Благодаря одному проходу для входа и одному для выхода управлять потоком коров очень легко. К тому же, наличие единственных выходных ворот значительно упрощает отсечение животных в зону обработки.
Теоретический расчет пропускной способности конвейерной доильной установки можно провести следующим образом. На доение одной коровы обычно требуется от 1,5 до 14 минут. Установка времени оборота на 15 минут обеспечивает достаточное время для подготовки, выдаивания и последующей обработки каждой коровы перед выходом. Пятнадцать минут на один оборот - это 4 оборота в час. Платформа на 36 стойл, где три стойла приходятся на зоны входа и выхода и три стойла на подготовку, на доение остается 30 стойл. Умножаем 30 стойл на 4 оборота в час, получаем пропускную способность в 120 коров в час. Фактическая пропускная способность составляет в среднем 98 коров.
Приведенный выше теоретический расчет основан на предположении, что доильный зал работает непрерывно, без остановок. В действительности так бывает не всегда, так как остановки могут происходить из-за коров, которым не удается зайти на платформу; из-за коров, которые несколько дней назад отелились и доятся не в общий молокопровод, а в отдельное ведро; из-за стойл, которые могут оставаться пустыми. Поэтому доильный зал работает в среднем на 90 % от теоретической пропускной способности.
Одно из важнейших преимуществ карусельной доильной установки - постоянный поток животных. Поэтому для обеспечения непрерывной работы доильного зала необходима хорошая организация движения животных в зал и из зала; перерывы в потоке коров должны быть исключены.
Например, если при нарушении потока животных происходит пропуск стойла, эффективнее оставить это стойло пустым и продолжить вращение платформы. Остановка или запуск платформы в обратном направлении для заполнения пропущенного стойла приведут к еще большему нарушению потока животных и большим потерям времени, чем пропущенное стойло. Когда происходит останов платформы, все коровы тоже вынуждены остановиться, а оператор - прервать работу.
Сложнее исключить перерывы в потоке коров, когда происходит останов конвейера вследствие того, что некоторые коровы не успевают выдаиваться за один оборот платформы. Скорость вращения платформы регулируется пультом управления в сочетании с системой управления стадом. Она анализирует данные о надоях за предыдущий день: средний объем молока и скорость доения каждой коровы. Скорость вращения автоматически задается, чтобы доение было окончено за один оборот платформы.
Если какая-либо крова не выдоена в последней трети вращения, система обнаруживает это и автоматически замедляет движение платформы. Платформа автоматически останавливается непосредственно перед выходом этой коровы, если она еще не полностью выдоена.
Для исключения данного вида простоев необходимо проанализировать циклообразный ритм работы конвейерной доильной установки.
г. _ гн'. _ г .■ . г... ~ _ г _ гн: ■. ’
где - общее время цикла, мин.; - время, затрачиваемое
на впуск коровы, мин.; - время, затрачиваемое на
подмывание, обработку вымени и одевание доильных стаканов, мин.; - фактическое время доения коров, мин.; г,Е
- время простоев конвейера по различным причинам, мин.;
- время, затрачиваемое на выпуск коровы, мин.
1. Идеальный цикл, то есть цикл без простоев:
Г: _ 'г\ ~ г.. ~ ~ ■. _ ’
пт - . - время одного оборота платформы доильной установки, мин.
2. Реальный цикл:
.к 6 "1“ "I" л "I" .
2.1. Внутрицикловые простои, то есть простои без останова (без последействия):
5" £ци — tf.it “1“ + *!> + .
2.2. Внешний простой с последействием:
т-. - -■ г: , следовательно, происходит останов конвейера, то есть нет впуска - выпуска.
Л" _ г.: “ _ г. _ Л" ’
где - простои конвейера при впуске коров, мин.; -
простои конвейера при выпуске коров, мин.
В первом случае (2.1) - занижена скорость вращения конвейера или завышено число станкомест.
Во втором случае (2.2) - завышена скорость вращения конвейера или занижено число станкомест.
На практике простои в основном определяются флуткуацией параметра £д - времени доения.
Если 1) ^.< , то, следовательно, возникает слу-
чай (2.1) - простои первого рода.
Если 2) ьг > 1:^ , то, следовательно, возникает случай (2.2) - простои второго рода.
В первом случае для исключения простоя необходимо увеличить скорость конвейера, снизив значение тее:
Гтр = ^ следовательно равны О
где Г;£ - новое значение продолжительности одного оборота платформы доильной установки.
Однако это можно сделать при условии, если следующая корова будет иметь £^+1 < £^; при условии, что
- 1= увеличить скорость нельзя, поскольку возникнет простой у следующей коровы.
Во втором случае, когда £й. > необходимо увеличить г,,, таким образом, снизив скорость вращения платформы.
Простои второго рода недопустимы, так как они заставляют останавливать конвейер и препятствуют входу животных на платформу, ведут к простоям оператора.
Таким образом:
- простои первого рода не препятствуют входу в станки при впуске, возможно лишь замедляя его и снижая несколько производительность установки;
- простои второго рода нарушают ритм конвейера, препятствуют впуску-выпуску животных на платформу.
И в том и в другом случае происходит изменение пропускной способности конвейера, только в первом случае это происходит плавно, незаметно, а во втором - скачкообразно. Следовательно, целесообразно плавное регулирование скорости конвейера в пределах:
Тавтк!п < <
Минимальная продолжительность одного оборота конвейера связана с возможностью и способностью захода коров на платформу без разрыва потока коров по условию впуска.
Максимальное время одного оборота конвейера связано с наличием в стаде тугодойных коров и необходимостью их полного выдаивания без останова конвейера при выпуске с платформы.
2п
где - скорость вращения платформы.
Tjr№ £
' 2тгг„
T^-mni — j
1ст
Тв^тк^1 f=: “ t
На участке 10 - 14 td монотонно возрастает, аналогично должна расти т06 - продолжительность оборота платформы. Однако при впуске семнадцатой коровы скорость платформы должна возрасти при соответствующем снижении тое = -ае_ и опять плавно расти до fy. +- Ег1ЬГЩ1,
Вывод: при монотонном возрастании или убывании времени доения целесообразно соответствующее изменение скорости вращения платформы {т'ое) с шагом ■■ . Однако, на практике, чаще всего, ситуация мо-
жет выглядеть так, что монотонность изменения продолжительности доения отдельных коров соблюдаться не будет.
Возникает резонный вопрос: нужно ли в таком случае регулировать гой - продолжительность оборота платформы и по какому закону?
При то5 = т06 суммарная продолжительность внут-рициклового простоя второго рода составляет примерно 2,5 часа (при td > тое_ ).
При адаптивном регулировании, очевидно, что т06 должна складываться из двух величин: постоянной составляющей и переменной составляющей Атовипг =
Время доения коров, мин.
0:17:17
Утренняя дойка 13.12.2010 г., коровы группы 4
0:14:24
нт1лг^а>-нго1г>г^о>нт1лг^о>гнт1лг^о>гнт1лг^о>'нт1лг^о>гнт1г>г,^о>нт1лг>.о>гнт1лг>-о>нт1лг^о*'нгл1лг^а>нгл1л1г^^-н
•Н'ННННМММ(ЧГЧГЛ0Г>ГЛ0Г>(Л^^^^^1ЛЬГ.1Л1Л1Лк0'Л'Л'Л>ЛГ^Г^^Г^Г^»С0С0СФС0а><Т.<^<^<^ООООО-4-Н-Н-Н-НГЧ
Рис.1. Графическая интерпретация процесса обслуживания коров на доильной установке конвейерного типа: — минимальная, средняя и максимальная продолжительность оборота платформы; г? ~ фактическая продолжительность доения г'-ой коровы.
123
Таким образом:
7'-' _ 7- "" ' ’
- ... .. назначается по условию неразрывности впуска коров (чтобы успели зайти). Регулируемая составляющая Атве1)гт зависит от изменения продолжительности доения коров.
Если принять скорость поступления коров и их впуска на платформу постоянной, то твгсет!гг будет также постоянной. Однако если будут происходить какие-либо отклонения во впуске, то данная составляющая также может изменяться.
Например, наблюдения за потоком коров с помощью камеры и соответствующее управление процессом впуска-выпуска (доплатформенная регулировка). Технически эту скорость можно вычислять по перемещению радиометок (коров) и контроль скорости по навигатору.
Вторая (внутриплатформенная) составляющая
продолжительности вращения дт06мг будет зависеть от £а.
Таким образом, в общем виде суммарная продолжительность одного оборота платформы будет составлять:
~ Твйг-;1Г1 Т0^п.тг.
Рассмотрим подробнее анализ второй «внутри-платформенной» составляющей гое в случае «хаотичного» изменения На участке 10 - 14 тое необходимо увеличить скорость (пропустив «провал» последующей коровы).
Примерный алгоритм регулирования продолжительности т=Ё:
1. Присвоение первой корове после выполнения
2. Сравнение с бв[+1;
- если Ьд > , то остается Ь, ;
Т71.|Л1 1.-Г1 ' ■-‘■КП 17г'
- если ^т=]г1 < ^[+1, то присвоить £^[+1 - (после
■ ~ .'.О.
3. Продолжительность сравнения до окончания
Г--.
4. Если в диапазоне от 0 до ь, нет нового ь .
|-‘тп51Г ит.5г
5. То присвоить _____ж 1_1 следующей корове и т.д.
6. Таким образом, шаг изменения £д_____ж = ^__ж., ес-
ли нет Ь ч > Ь .
^ШОХ 1+1 итОХ1.
7. Аналогично можно варьировать Ег1ЬЯАЧ_ +- (начальную часть цикла) и соответствующую ее скорость оборота.
8. При совместном регулировании возможно уве-
личение 4- без изменения . Т.е. за счет увеличения ^ / I коровы, можно при ^ не
изменять вторую составляющую, имея ввиду общую продолжительность цикла обслуживания каждой коровы.
Литература
1. А. с. № 1717023. Устройство для хронометража технологических операций на доильных установках / Цой Ю. А., Могильный А. Н., Кирсанов В. В. и др. // БИ , 1992, № 9.
2. Залманов, Л. А. Микропроцессоры и управление потоками молока жидкости и газа. / Л. А. Залманов. - М.: Наука, 1984. - 320 с.
3. Цекулия, А. А. Конвейерная технология на молочной ферме. /А. А. Цекулия, А. Г. Бернис // Техника в сельском хозяйстве, 1981, № 3, с. 11 - 12.
ALGORITHMIZATION OF CYCLIK WORK OF THE CONVEYOR MILKING MACHINE
O. A. Tareeva, the teacher of the chair «Bases of agriculture, chemistry and ecology», thh Nizhhiy Novgorod State engineering-economic Institute.
Annotation. Creation of correcting algorithm and the appropriating program for blocks of measurement of process of milking in merry-go-round milking machines will allow optimizing work of the given installations on reduction of time of milking process.
Keywords: merry-go-round milking machines; intra-cyclic idle times; external idle times; average speed of rotation of a platform; minimal, average and maximal time of milking.
РЕГУЛИРОВКА УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА МАЛОГАБАРИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
А. Е. Шлыков, преподаватель кафедры «Технический сервис» ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»
Аннотация. В статье представлен способ определения и установки угла опережения впрыска топлива малогабаритных двигателей «B&S» с помощью программного обеспечения LabVIEW.
