Проект модернизации линии по производству хлебобулочных изделий

Секция фильтрации воздуха. Воздушные фильтры, в первую очередь предназначенные для вентиляции жилых и рабочих помещений. При их выборе многое зависит от требуемой степени защиты и объема обрабатываемого воздуха. Фактические требования могут варьироваться от нормальной защиты помещения до подачи стерильного воздуха для критических процессов и биомедицинских помещениях. Для надежной защиты от частиц размером до микрометра и мелких частиц размером до 5-10 мкм, необходимы фильтры, обеспечивающие абсолютную очистку. Это устанавливает определенные ограничения в отношении используемых фильтров. Однако для менее ответственных помещений применяется фильтр с номинальным или средним значением отсечки в требуемом диапазоне может быть удовлетворительным. Хотя эти типы не исключают возможность прохода более крупных частиц через фильтр, процент прошедших таких частиц вряд ли будет высоким и фактически может быть незначительным.

Чтобы секция воздушного охлаждения работала эффективно, ее положение в конденсаторе и способ вентиляции должны быть оптимизированы, а транспортировка неконденсируемых газов из зоны конденсации должна быть эффективной.

Это гарантирует, что процесс воздушного охлаждения достигается с минимальной потерей давления в конденсаторе и без создания зон застоя в основной зоне конденсации или чрезмерного проникновения пара в секцию воздушного охлаждения.

Существует две общепринятые конструкции секций воздушного охлаждения. Один отводит неконденсирующиеся газ и пар со стороны впуска охлаждающей воды в конденсатор. В другом используется многоточечный отвод из разных точек по длине конденсатора. Они проиллюстрированы для конденсатора корзины.

Секции воздушного охлаждения, спроектированные по первому принципу, имеют основные особенности перераспределительного канала для пара и неконденсирующейся газовой смеси в осевом направлении трубы, а также устройство перегородок в направлении холодного конца конденсатора для проталкивания смеси через трубчатую конструкцию перед окончательной обработкой.

В конденсаторах с многоточечной экстракцией пар и неконденсирующаяся газовая смесь обычно совершают один поперечный проход труб секции воздушного охлаждения, и не предусмотрено никаких средств для повторного ввода смеси в трубчатую секцию воздушного охлаждения.

В конденсаторах с одним или несколькими проходами воды, а также с одним или несколькими вакуумными устройствами используются оба типа секций воздушного охлаждения, и они в целом работают удовлетворительно.

Концепция одноточечной вытяжки воздуха обычно требует более высокого падения давления в конденсаторе для обеспечения удовлетворительного потока через секцию воздушного охлаждения, чем многоточечная компоновка, но это снижает вероятность чрезмерного уноса пара к оборудованию для вытяжки воздуха.

С появлением оборудования для вытяжки воздуха, которое включает в себя предварительный конденсатор с прямым контактом, унос пара не является таким критическим фактором при определении мощности вытяжки воздуха.

Секция нагрева воздуха. Для производства одним из важных факторов является такой критерий как температура воздуха в помещении. Способов поддержания температуры существуют несколько. Одним из которых является обогрев воздуха. За счет грамотного использования производственного помещения появляется возможность сэкономить на отоплении за счет помещений, где печется хлебобулочные изделия. По воздуховоду пройдя фильтрации теплый воздух дополнительно нагреваясь распространяется по всем помещениям в зависимости от требуемой температуры помещения. При использовании датчиков тепла, появляется возможность поддержания оптимальной температуры воздуха в автономном режиме без участия человека.

Секции шумоглушения представляют из себя восемью типоразмерами и служат для шумоподавления, исходящего от секции вентиляторной установки. Шумоглушитель напоминает короб, сформированный из кассет, с монтированными плитами из специального звукопоглощающего материала.

Размер каждой из плит в среднем составляет 100 мм. Материалом для звукопоглощения выступает базальтоволокнистая минеральная вата, которая имеет хорошие акустические свойства. Кассеты обтягиваются войлоком, для недопущения выветривания частиц базальтоволокна.

На производстве качество вентиляции имеет важную роль. Каждый ее элемент - ведь он является одним из главных параметров безопасности сотрудников, работающих на предприятии. Помимо обеспечения безопасности необходимо не забывать про комфорт сотрудников производственного предприятия. А именно о снижении шума в помещениях, которые могут вызвать дискомфорт, а в следствии и снижение трудоспособности и головные боли.

Главным источником шума в системе воздушного кондиционирования являются вентиляторы. Их работа может негативно повлиять на здоровья человека, такие шумы могут издаваться также работой станков, машин и прочей рабочей техникой.

Секции шумоглушения - это один из главных элементов воздушной секции. Они служат для понижения шума на производстве, в результате работы системы вентиляции.

2.6 Разработка электрической принципиальной схемы автоматизированной системы управления линией

Принципиальная схема разработанной системы управления определяет полный состав составных частей элементов, связей между ними и дает детальное представление о принципе их работы.

Работа предлагаемой схемы начинается с задания соответствующих норм уровня жидкости, слоя нанесения глазури, температуры и установления дозы компонентов. Поскольку в системе используются два вида датчиков аналоговые и цифровые, поэтому для преобразования сигналов аналоговых датчиков используем высокоскоростные АЦП фирмы Analog Devices АД 7892. Сигнал преобразованной в цифровой форме поступает на микроконтроллер.

Основной составляющей является регулятор РТ-16 / D1 и датчик DS 18 B 20.

Они предназначены для измерения и автоматического поддержания заданного значения уровня температуры. В состав входит нагревательное устройство при достижении температуры заданного нижнего значения и выключает при достижении верхнего, тем самым поддерживает температуру в нужном режиме. В режиме ожидания показывает температуру измеряющей среды. То есть в процессе регулирования используется релейный закон.

В качестве исполнительного механизма выступает сервопривод Futaba S3003. Импульсный сигнал с периодом 20 мс с продолжительностью от 0,7 до 2,3 мс, являющийся стандартом для сервомашин. В зависимости от угла падения сигнала поворачивается вал сервомашины. Если стоит задача по увеличению разгона период прохождения импульса необходимо увеличить не менее, чем на 10 мс. Сервомашина имеет два провода питания. Черный провод - линия питания земля, а красный - питание. Изображение электрической принципиальной схемы автоматизированной системы управления линией изображено на рисунке 10.

3. Информационное, алгоритмическое и программное обеспечение линии

Для обеспечения устойчивой работы системы модорнизации следует учитывать полный список необходимых мер.

Система управления для производста хлебобулочных изделий включает в себя работу нескольких датчиков.

Измерение температуры в тестомесильной машине на себя берет дадчик от компании Maxim Integrated Products. Датчик температуры DS18B20 обладает всем необходимым для измерения температуры высокой точности.

Дачик способен измерять температуру от -55C до +325 C с приличной точностью ±5C. Корпус датчика защищен от экстремальных температур, тем самым повышая его надежность и точность полученных данных.

На производстве хлебобулочных изделий не было выявленно необходимости защиты от взрывоопасных средств поэтому датчик выбран без взрывзащиты.

Чтобы преобразовать полученый сигнал от термометра необходимо преобразовать в унифицированный сигнал диапозоном от 3 до 15 мА используется преобразователь "SITRANS TK-L" в последствии будет вмонтирован в головку зонда. При помощи универсального подключения сенсоров и отказу от гальвонического разделителя позволит за небольшую стоимость получить необходимый покет данных от датчика.

Термометр имеет одним измерительным резистор Pt100, который будет подключен к трех проводной схеме.

Сигнал измерения полученый дадчиком измерения температуры передается по измерительному резистру Pt100 и усиливается. Полученный входной сигнал преобразуется в аналого-цифровом преобразователе в цифровой сигнал. Микропроцессор обрабатывает полученную информацию с датчиков в соответствии с параметрами сенсора. На выходе сигнал преобразуется в цифро-аналоговом преобразователе в постоянный ток диапозоном от 3 до 15 мА.

Для определения температуры в трубопроводе необходимо использовать термометры сопративления из серии "SITRANS T", что позволдит измерить температуру трубопровода с соблюдениями правил гигиены. Его широко применяют во мнохих технологических процессах связанных с фармацевтикой, пищевой промишленностью благодоря антибактериальной структуре.

Для измерения уровня жидкости в бункере применяется датчик уровня LS8-F. Магнитный поплавковый уровнемер, также называемые указателями уровня, состоят из камеры, магнитного поплавка и индикаторной шкалы типа флиппера, установленной сбоку от камеры. Кроме того, когда магнитный поплавок поднимается и опускается, он приводит в действие любой датчик или аварийные выключатели, прикрепленные к боковой стороне манометра. Датчик уровня LS8-F прост в установке и обслуживании, а за счет простой конструкции износостойкий и риск неисправности крайне низок.

Способен измерить от 0,4 до 4 м. Выходной сигнал диапозоном от 3 до 15 мА, благодоря чему не требуется использоватьпостороние преобазоватили сигнала.

Для измерения расхода теста на выходе тестомесительной машины предполагается использовать магнитно-индуктивный расходомер семейства MAGFLO. Благодаря широкому функционалу применим во многий сферах деятельности, гне необходимо измерить жидкость.

Магнитно-индуктивный расходомер по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, что позволяет датчику определить расход жидкости отталкиваясь от скорости протока и напряжения.

Расходометры имеют разные размерты от 1 до 10 см. Для определения расхода теста был выбран размер вызодногоа канала диаметром в 7 см.

Для контроля влажности тесто используется влагомер MICRORADAR. Работа влагометра состоит в измерении величины поглачещния влажным материалом энергии и преобразовании полученой иформации в цифровой код. Влагометр автоматически анализирует полученую информацию и при необходимости коректирует ее в зависимости от заданных параметров.

Для контроля влажности теста необходима на линии производства установить контролирующий пневмоклапон.

В качестве питающего устройства выступает модульный блок питания SITOP modular. Он широко испольюзается в промышленности и обладает линейным и вазным напряжением с широким диапозоном откланений от 120 до 500 В.

Алгоритм производства хлеба представлен на рисунке 5.

При разработке логики техпроцесса использовался программный комплекс STEP 7 v. 5.6. В качестве станции управления был выбран SCADA-система SIMATIС WinCC v. 7.5 RunTime.

Для обеспечения корректной работы системы требуется промышленная электронно-вычислительная машина - далее "ЭВМ".

Базовые характеристики для ЭВМ:

- процессор - AMD Ryzen 3 1200 (3.1 ГГц);

- ОЗУ - AMD Radeon R7 4x2 Гб;

- DVD/CD-RW - 16/48-скоростной;

- SSD-накопитель AMD Radeon R5 - 256 Гб;

- графическая карта, встроенная в материнскую плату;

- встроенный Ethernet 200 Мбит/с;

ЭВМ полностью отвечают современным требованиям для выполнения задач предприятия:

- высокая скорость работы;

- соответствие международным требованиям;

- полная поддержка программных продуктов;

- высокая надёжность при беспрерывной работе.

По мимо ЭВМ необходима периферия:

- монитор диагональю не менее 21 дюйма;

- мышь;

- клавиатура;

- источник бесперебойного питания 220В.

ОС ЭВМ - Microsoft Windows 10 Professional.

3.1 Определение состава входных и выходных сигналов

Проведем анализ системы автоматического регулирования (САР) на примере системы регулирования температуры в тестомесильной машине. Анализируя температуру устройство машины, как объект управления, видим, что температура в зоне выпечки зависит от количества сгорания газа. Фактически имеем замкнутую систему, на входе которой находится заданная температура, на выходе - полученное значение этой температуры. В результате вычитания из заданного значения, полученного на выходе, имеем значение рассогласования, на основе которого регулятором производится решение об увеличении или уменьшении значения сигнала управления на исполнительном механизме. В нашем случае исполнительным механизмом является регулирующий клапан подачи газа и задающим сигналом для него задающий уровень напряжения от регулятора, прямо пропорционален сигнала рассогласования в пределах регулирования. При отклонении текущего значения мощности от заданного благодаря полученному сигнала рассогласования производится дополнительное напряжение на регулирующем клапане, которая заставляет его увеличивать или уменьшать площадь поперечного сечения впускного канала. Соответственно на выходе исполнительного механизма соблюдается определенный уровень расхода газа. Данный уровень является задающим для объекта управления и в зависимости от него на выходе получается скорректированное значение температуры. Данный контур регулирования позволяет компенсировать отклонения текущей температуры от заданной вследствие колебаний температуры. Соответственно на выходе исполнительного механизма соблюдается определенный уровень расхода газа. Данный уровень является задающим для объекта управления и в зависимости от него на выходе получается скорректированное значение температуры. Данный контур регулирования позволяет компенсировать отклонения текущей температуры от заданной вследствие колебаний температуры. Соответственно на выходе исполнительного механизма соблюдается определенный уровень расхода газа. Данный уровень является задающим для объекта управления и в зависимости от него на выходе получается скорректированное значение температуры. Данный контур регулирования позволяет компенсировать отклонения текущей температуры от заданной вследствие колебаний температуры.

Таким образом можем на основе вышеизложенного изобразить структурную схему рассматриваемой САР на рисунке 12.

Рисунок 11 - Структурная схема системы автоматического регулирования температуры в тестомесильной машине

Здесь tзад - заданная температура; - температура рассогласования; Uз - управляющий сигнал; Fп - получена расход газа; tрез - полученное значение температуры; WР (p) - передаточная функция регулирующего органа; Wк (p) - передаточная функция клапана; Wп (p) - передаточная функция машины погазу.

регулятор

Задающий сигнал на клапане прямо пропорциональна мощности рассогласования:

,

где kр - коэффициент зависимости управляющего сигнала от разницы заданной и полученной мощности.

Обозначив kр через k1 и соотнеся изображения по Лапласу выходного сигнала к изображению по Лапласу входного сигнала получаем передаточную функцию регулятора в виде пропорциональной звена:

регулирующий клапан

Входным параметром для дросселя является уровень задающего сигнала, выходным - количество газа. Регулирующий клапан, как элемент схемы для расчета САР, описывается уравнениями вида:

,

где S - площадь поперечного сечения затратного канала KS - коэффициент зависимости площади поперечного сечения затратного канала от задающего сигнала, T1 - постоянная времени реакции площади поперечного сечения канала на смену задающего сигнала, fк - количество газа через затратный канал, Kf - коэффициент зависимости расхода газа от площади поперечного сечения затратного канала, T2 - постоянная времени реакции затраты на изменение площади поперечного сечения канала

Исходя из указанных равенств после перепозначення KS • Kf = k2, отнеся изображения по Лапласу выходного сигнала (площадь сечения затратного канала) к изображению по Лапласу входного сигнала (значение перемещения штока), записать передаточную функцию дроссельного элемента:

глазировочная машина

Глазировочная машина в данном случае является управляемым объектом. При этом в установившемся режиме температура в зоне нанесения глазури прямо пропорциональна расходу газа, в динамическом режиме здесь должно учитываться инерционность системы:

,

где TT - постоянная времени температуры на изменение количества газа; kT - коэффициент зависимости температуры от количества газа в установившемся режиме.

В результате перепозначення kT = k3, TT = T3 и отношение изображения по Лапласу выходного сигнала к изображению по Лапласу входного сигнала получим передаточную функцию в виде

Учтя найдены выражения для определения передаточных функций определим разомкнутую передаточную функцию системы автоматического регулирования температуры в зоне нанесения глазури. после замены

получаем разомкнутую передаточную функцию в виде:

;;.

Передаточная функция замкнутой системы для структурной схемы с обратной связью (рис.6.1) записывается в виде

.

здесь - передаточная функция разомкнутой АСР, - передаточная функция звена обратной связи. Подставив в это выражение и значение передаточной функции звена обратной связи как 1, получаем передаточную функцию замкнутой АСР:

Сведем параметры для расчета автоматической системы регулирования в табл.6.1.

Таблица 6.1

Данные для расчета системы управления

Исходя из заданных значений рассчитаем коэффициенты и постоянные времени передаточных функций системы автоматического регулирования

Т 1 = 0,035;

Т 2 = 0,65;

Т 3 = 0,15;

Т 10 = 0,25;

Т 20 = 0,13;

Т 30 = 0,0034125.

Размещено на Allbest.ru