--PAGE_BREAK--Результати випробувань і практичний досвід застосування даних пристроїв у складі доїльних установок показали, що для них характерні наступні недоліки: трудомісткість промивання; наявність рухливих частин, що працюють у молочному середовищі; неможливість стабільної роботи пробовідбірника, призначеного для аналізу якості молока; велика похибка, що досягає 7,5%.
Пристрої третього виду — це лічильники пропорційного відбору деякої частини молока від загальної кількості. Ці лічильники в залежності від наявності в конструкції повітровідокремлюючої камери поділяються на дві групи. До першого відносяться лічильники «Milkoskop MC-1» (фірми Foss Elektric, Данія), УЗМ-1А (Росія), ZKD (Agrostoi Pethrimov, Чехія) і інші, у яких передбачена повітровідокремлююча камера [9].
В другу групу лічильників входять прямоточні пристрої без повітровідокремлюючої камери «Milkoskop MK-11» (фірми Foss Elektric, Данія), різні модифікації «Tru-Test» (фірми Tru-Test, Нова Зеландія) і ін.
Порівняльні випробування цих лічильників показують, що для них також характерні деякі недоліки: трудомісткість промивання; вплив на вакуумний режим доїльного апарата; велика відносна погрішність (за винятком лічильників «Milkoskop MC-1» і «Tru-Test»). Незважаючи на це, лічильники пропорційного відбору мають багато переваг. Так, наявність прийомної камери в лічильників першої групи дозволяє ефективно відокремлювати повітря від молока і стабілізувати вакуум при доїнні. Відсутність яких-небудь частин, що переміщаються, за винятком поплавка, збільшує надійність роботи [10].
Невід'ємна частина кожної автоматизованої системи керування технологічними процесами (АСУТП) молочного тваринництва — засіб індивідуального обліку удоїв молока. Оскільки такі засоби служать вимірювальними перетворювачами в АСУТП, до них пред'являють досить високі вимоги:
наявність нормованого електричного сигналу на виході, зручного для обробки результатів виміру при сполученні з мікропроцесором і ЕОМ;
облік маси молока з припустимою похибкою ±3% для 95% всіх значень і ±5% для 5% вимірів;
можливість взяття в процесі доїння проб молока для лабораторного аналізу;
відсутність негативних впливів роботи лічильника на стабільність вакуумного режиму доїльної установки;
можливість ефективного очищення і дезінфекції приладу при підключенні його до автоматизованої промивочно-циркуляційної системи доїльної установки;
універсальність принципів вимірювання (що дозволяє використовувати їх як при доїнні у станках, так і при доїнні в стійлах);
малі габаритні розміри, простота обслуговування, висока експлуатаційна надійність, ергономічно оптимальне розміщення, доступна вартість.
Високу ефективність автоматизованим системам збору інформації про дійних корів додають електронні лічильники потокової дії “Fullflow" (Великобританія). Ці лічильники складаються з контрольного блоку з дисплеєм LED, прозорого вимірювального пристрою з основною і калібрувальною камерами і панелі керування. Молоко перетікає з основної камери в калібровану через соленоїдний клапан, кожна порція продукції обсягом 200 см3 реєструється на дисплеї. При підключенні доїльного апарата на вим'я іншої корови показання дисплея скидаються. Є пристосування для вимірювання електропровідності (датчик маститу) і взяття проб молока.
Лічильник “Fullflow" через контрольний блок легко сполучається з комп'ютером і друкувальним пристроєм. Оператор одержує інформацію про номер корови, розміри надою, хід молоковіддачі, електропровідність молока й інші показники, що характеризують фізіологічний стан кожної корови. При зниженні очікуваного значення контрольованого параметра загоряється червона лампочка або лунає звуковий сигнал.
Лічильник оснащений детектором надходження молока і модулем витримки часу, що запобігає можливості недодоювання і передоювання тварин. Прилад компактний, надійний в експлуатації, легко встановлюється, його маса складає 4,5 кг. Він відповідає Британському молочному стандарту.
Аналіз закордонних автоматизованих вимірювачів удоїв молока показує, що їхні функціональні можливості постійно розширюються, що дозволяє скоротити інформаційне перевантаження операторів доїльних систем [1].
2. Техніко-економічне обгрунтування доцільності розробки Проблема підвищення ефективності і технологічного рівня тваринницьких підприємств стояла й у минулому: 15 — 20 і навіть 30 років тому. І тоді дуже актуальними були відновлення і модернізація молочних ферм. Подібні задачі й у ті часи не вирішувалися легко.
Якщо в колгоспі або радгоспі надумали побудувати або капітально обновити молочно-товарну ферму, то керівнику або головному зоотехніку господарства не було потреби аналізувати західний ринок високих технологій одержання молока. В економіці країн Східного блоку панувала Рада Економічної Взаємодопомоги (РЕВ), що і формував соціалістичний ринок, у тому числі й в області сільгоспмашинобудування. У структурі РЕВ на тваринництві спеціалізувався народний комбінат “Impulsa” з Ельстерверда (ГДР.). Це була фірма-монополіст, що поставляла сучасну техніку і технології для молочного скотарства в усі соціалістичні країни [11].
У рядах соціалістичної інтеграції з «Impulsa» тісно співробітничала ГСКБ (м. Рига), головна в СРСР конструкторська організація по механізації ферм великої рогатої худоби. Ці дві фірми фактично диктували технічну політику розвитку вітчизняних молочних господарств у сфері механізації й індустріалізації виробництва. І треба відзначити, що робота в цьому напрямку в ті роки проводилася велика.
У 70-80-х роках, коли був прийнятий курс на перехід скотарства на промислову основу, його спеціалізацію і концентрацію, у всіх регіонах країни будувалися або реконструювалися численні ферми на 400 — 1200, а в деяких випадках і на 2000 корів з безприв’язним утриманням худоби й одержанням молока в добре оснащеному доїльному залі типів «тандем», «ялинка», «карусель».
Виробнича доля цих підприємств сумна — більшість з них було реконструйовано під утримання і доїння корів на прив'язі в стійлах, а спеціалізовані доїльні приміщення, залишаючись об'єктами цілком функціональними, якщо і використовувалися, те не по призначенню. Причини сформованого різні. Елементарна економічна раціональність показує, що збережені корівники й у першу чергу доїльні приміщення мають потребу в реконструкції, модернізації і технічному переоснащенні. Подібні задачі, як показують дослідження особливостей експлуатації доїльних залів з станками різного типу, а також накопичений за останні вісім — дев'ять років досвід організаційно-технологічної перебудови молочних господарств у країнах Східної Європи (насамперед спецхозів колишньої ГДР.), можна вирішувати по трьох основних напрямках:
переоснащення (доукомплектування) існуючих систем доїння в залах;
реконструкція доїльних приміщень з оснащенням новими установками;
зведення нових доїльних залів.
Для вироблення концепції модернізації доїльних залів стосовно до конкретних господарських умов ферм-комплексів, що реконструюються доцільно використовувати перший варіант.
Особливістю даного варіанта є відновлення приміщення на базі технічного переоснащення і дообладнання наявних доїльних станків. Результатом цього варто вважати підвищення рівня автоматизації контролю і керування технологічними операціями одержання молока, і, як наслідок, збільшення продуктивності (пропускної здатності) доїльного залу. Така модернізація передбачає укомплектування основними технічними засобами й елементами автоматики.
Важлива автоматизація і заключні доїльні операції. Маніпулятори додоювання (що включаються в роботу при зниженні потоку молока до 200 г/хв і менше, що відключають вакуум після припинення молоковіддачі і знімають апарат з вимені) є стандартним устаткуванням автоматизованих доїльних установок. Їхнє використання запобігає небезпеці “сліпого” доїння і в 2...3 рази підвищує продуктивність праці оператора.
При обслуговуванні дійного стада високої продуктивності ефективне застосування засобів ідентифікації худоби, пристроїв автоматичного обліку удоїв і збору зооветеринарної інформації про корову, систем керування молочним виробництвом на базі комп'ютеризованої обробки контрольованих параметрів. Однак треба визнати, експлуатація на наших фермах елементів автоматики подібного рівня ще досить дороге — оснащення ними одного доїльного місця вимагає близько 3000 DM і виправдане лише там, де базова продуктивність корів у середньому перевищує 5500 кг молока на голову в рік [11].
Тому доцільним є створення вітчизняного пристрою, який би виконував основні, найбільш важливі та необхідні функції, які б не потребували обладнання ферми комп’ютером — керування процесом доїння (автоматичного доїння і додоювання корів) та облік надоєного молока (збереження й індикації інформації про удій).
Таким пристроєм є маніпулятор для доїння МД-Ф-1-02, який призначений для автоматичного доїння та додоювання корів, зняття та відведення від вимені доїльних стаканів, вимірювання удою від корови при кожному доїнні. Цей пристрій виконує основні необхідні функції, потрібні для автоматизації процесу доїння. Його використання сприяє підвищенню продуктивності праці дояра та зниження захворюваності корів, що спричинене перетримуванням доїльних стаканів на вимені та впливом нерегульованим вакуумом. Однак, основним недоліком даного блоку управління є застаріла елементна база. Електронні схеми реалізовані на елементах жорсткої логіки. Це призводить до ряду недоліків: велика маса та габарити приладу, низька надійність. Тому доцільною є розробка приладу, який виконував би аналогічні функції, але був би реалізований на основі мікропроцесорної техніки.
За аналог виберемо мікропроцесорний пристрій Метатрон, призначений для автоматизованого управління доїнням і знімання комплексу зооветеринарних показань кожної корови, який сертифікований Міжнародним комітетом з продуктивності тварин (IСАR) і рекомендований для молочного виробництва як еталонний.
Подамо основні технічні показники нової розробки та його аналога у вигляді таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 — Основні технічні показники аналога і нової розробки
Отже нова розробка простіша у реалізації та більш надійна, має менше масу та габаритні розміри. Нова розробка буде основана на мікропроцесорній техніці, що надасть їй деякий рівень інтелектуальності в управлінні процесом доїння. Хоча зарубіжна розробка виконує більше функцій, їх використання поки що недоцільне на наших фермах. Нова розробка виконує основні функції, що необхідні для автоматизації процесу доїння. Збільшення кількості функцій збільшує ціну системи, її енергоспоживання, що на даний час нераціонально.
Потенційними споживачами нової розробки будуть ферми з безприв’язним утриманням корів та доїнням в доїльних залах. Вирішенням проблеми оновлення устаткування доїльних залів для автоматизації процесу доїння займаються лише зарубіжні організації. Заслужену популярність у досвідчених тваринників різних країн мають ефективні засоби контролю молочної продуктивності фірм «Вестфалія Ландтехнік» (Німеччина), “Альфа Лаваль Агрі” (Швеція), Гаскон Мелотт (Нідерланди), «Три-Тест Дистриб'ютора Лтд» (Нова Зеландія), «Бебсон Браз. Ко» (США), «Леммер-Фулвуд» (Великобританія), «Манус» (Нідерланди), "Імпульса АГ" (Німеччина) та інших спеціалізованих компаній, що займаються автоматизацією контролю й управління технологічними процесами на молочних фермах. Однак, як було сказано вище, вони не можуть складати конкуренції для нової розробки, оскільки мають недосяжні для українського фермера ціни.
3. Розробка структурних схем 3.1 Розробка структурної схеми автоматизованої системи вимірювання удоїв та управління доїльними апаратами Для вирішення поставлених задач розробимо структурну схему автоматизованої системи вимірювання удоїв і управління доїльними апаратами. Ця структурна схема наведена у графічній частині та на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 — Структурна схема автоматизованої системи вимірювання удоїв і управління доїльними апаратами
Система складається з шістнадцяти блоків доїння та лічильника загального удою. Всі ці прилади розташовуються в доїльному залі, який розрахований на шістнадцять місць. Біля кожного доїльного апарата розташовують блок доїння, який керує його роботою та вимірює удій. Лічильник загального удою приймає інформацію від всіх шістнадцяти блоків доїння, підсумовує удій та виводить його на індикацію.
Структурна схема складається з чотирьох основних блоків:
Б N — блок доїння (N — порядковий номер блоку);
ЛЗУ — лічильник загального удою;
БЖС — блок живлення системи;
БЖЛЗ — блок живлення лінії зв’язку.
Блок доїння призначений для збору, накопичення, збереження й індикації інформації про удій, автоматичного доїння і додоювання корів, передачі інформації про удій на лічильник загального удою (ЛЗУ).
Лічильник загального удою призначений для збору, накопичення, зберігання та індикації інформації про удій при машинному доїнні. Він забезпечує сумування результатів про удій від блоків доїння та індикацію інформації про сумарний удій всієї доїльної установки.
Блок живлення системи забезпечує живлення лічильника загального удою та блоку доїння.
Блок живлення лінії зв’язку забезпечує живлення лінії зв’язку. Між лінією зв’язку, по якій передаються дані від блоків доїння до лічильника загального удою та всією системою для підвищення завадостійкості бажано забезпечити відсутність електричного зв’язку. Тому для живлення всієї системи та лінії зв’язку виділяються окремі джерела живлення. Розв’язання лінії зв’язку та інших блоків буде здійснюватись оптичним шляхом.
3.2 Розробка структурної схеми блоку доїння
Структурна схема блоку доїння наведена на рисунку 3.2.
Рисунок 3.2 — Структурна схема блоку доїння
Структурна схема блоку доїння складається з наступних блоків:
MCU — мікроконтролер;
HG — трьохрозрядний світлодіодний індикатор;
ST — стабілізатор напруги живлення;
ОП — оптрон;
КД — ковшовий давач;
СУЕМ — система управління електроклапаном “масаж”;
СУЕЗ — система управління електроклапаном “зняття”;
ЕМ — електроклапан “масаж”;
ЕЗ — електроклапан “зняття".
В блоці доїння центральну функцію виконує мікроконтролер MCU. Він керує індикацією HG, підраховує імпульси від ковшового давача КД, здійснює керування електроклапанами ЕМ та ЕЗ в залежності від інтенсивності молоковіддачі, забезпечує передачу інформації про величину удою до лічильника загального удою через оптрон.
3.3 Розробка структурної схеми лічильника загального удою Структурна схема лічильника загального удою наведена на рисунку 3.3.
продолжение
--PAGE_BREAK--