Автоматизована система процесу виготовлення пивного затору на виробництві
Виготовлення пивного затору в процесі виготовлення пива на ПАТ "Бердичівський пивзавод". Опис технологічного процесу та його складових. Розробка структурної та функціональної схеми керування дозуванням компонентів, рівнем та температурою в заторному чані.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 11.03.2015 |
| Размер файла | 593,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Зміст
- Анотація
- Реферат
- Вступ
- 1. Опис технологічного процесу
- 1.1 Основи процесу приготування пива
- 1.2 Основи технології приготування пивного затору
- 2. Огляд та аналіз шляхів автоматизації
- 3. Розробка структурної та функціональної схем
- 4 .Вибір елементів системи
- 4.1 Датчики
- 4.2 Витратоміри
- 4.3 Регулятори
- 4.4 Клапани
- 4.5 Цифро-аналогові перетворювачі
- Висновки
- Список інформаційних джерел
Анотація
В роботі розглядається автоматизована система процесу виготовлення пивного затору на виробництві, зокрема дозування необхідних компонентів, керування рівнем рідини та її температурою.
Реферат
Об'єктом дослідження виступав процес виготовлення пивного затору в процесі виготовлення пива на ПАТ "Бердичівський пивзавод".
В бакалаврську атестаційну роботу входить вступ, чотири розділи та висновок.
У вступі розкривається актуальність розробки по обраному напрямку, встановлюється проблема, ціль розробки, визначається об'єкт керування.
В першому розділі розглянуто опис технологічного процесу та всі його складові.
В другому розділі здійснюється огляд та аналіз шляхів автоматизації.
В третьому розділі здійснюється аналіз технологічного процесу як об'єкту керування, розробка структурної та функціональної схеми керування дозуванням компонентів, рівнем та температурою в заторному чані.
В четвертому розділі здійснюється вибір елементів системи.
У висновку описується вся робота, яка здійснювалась під час виконання бакалаврської атестаційної роботи.
Вступ
Пиво - це звичайний продукт бродіння. Відомо, що бродіння - процес перетворення цукру під впливом дріжджів в вуглекислий газ і спирт. Крохмаль займає більш ніж 90% складу зернових культур, і є складним цукристим з'єднанням. У сучасних технологіях пивоваріння зазвичай використовують ячмінь. Сам крохмаль являє нерозчинна у воді речовина. Це означає, що ячмінь попередньо необхідно піддати спеціалізованій обробці - солодження, яке являє собою пророщування зерна і змочування його. В ході процесу пророщування зерен, ферментативні реакції розкладають крохмаль на більш прості складові, які розчиняються у воді. Оцукрення крохмалю відбувається під дією ферментів в чіткому температурному режимі, що потребує точності у досягненні певних температурних значень та витримок у часі. Також на якість та смак пива впливають співвідношення необхідних для його виготовлення компонентів.
Нині існують такі пивоварні підприємства, де відсутні автоматизовані засоби контролю температури в заторному чані, а дозування компонентів відбувається в ручну. Керування дозуванням виконується трудомісткими і малоефективними "ручними" (механізованими) методами. При цьому і самі виміри мають значні похибки, адже обладнання, що використовується, застаріле та неточне.
Тому, із практичної і наукової точки зору, розробка і створення автоматизованої системи керування виготовлення пивного затору є досить доцільною.
Метою даної роботи є розробка методів і засобів дозування компонентів пивного затору під час його виготовлення.
Виконання поставленої мети можливо при вирішенні наступних завдань:
- розробка методів і технічних засобів контролю дозування компонентів при виготовленні пивного затору;
- промислове застосування методів і засобів контролю дозування компонентів пивного затору під час його виготовлення.
В даному проекті необхідно розробити автоматизовану систему регулювання дозуванням компонентів пивного затору під час його виготовлення для забезпечення необхідних пропорцій визначених вихідною якістю продукту.
пивний затор пиво схема
1. Опис технологічного процесу
1.1 Основи процесу приготування пива
Пиво - слабоалкогольний напій, отриманий шляхом бродіння. Третій напій у світі за популярністю після води та чаю.
Пиво характеризується специфічною гіркотою та ароматом, що надає йому хміль, а також здатністю до піноутворення. Процес виробництва пива називається броварством або пивоварінням.
Пиво зазвичай виготовляється з води, ячмінного солоду, хмелю, пивних дріжджів. Іноді додатково застосовуються несолоджені матеріали (непророщене рисове, ячмінне, кукурудзяне борошно та крупи, а також інша сировина, яка містить вуглеводи) та інші допоміжні інгредієнти. Через те, що пиво в основному складається з води, вода і її характеристики мають важливий вплив на якість пива. Для багатьох типів пива мали вплив, чи навіть були визначальними характеристики води в регіоні. Серед різних типів солоду, ячмінний солод є найпоширенішим завдяки високим ферментаційним якостям (що виникають через зацукрювання крохмалю, що міститься в зернах), однак, використовуються і інші солодові та несолодові злаки, включаючи пшеницю, рис, жито, овес і кукурудзу. Хміль додає напою смаку гіркоти, що збалансовує смак солоду і має антибіотичний ефект, що знешкоджує небажані мікроорганізми.
Виробництво пива - складний і тривалий процес, що складається з кількох нетехнологічних циклів: виробництва солоду, отримання пивного сусла, зброджування сусла пивними дріжджами, доброджування, фільтрація пива, пастеризація і розлив.
Для виготовлення солоду використовують ячмінь спеціальних пивоварських сортів, який очищається, сортується, дезінфікується і замочується на кілька днів до вологості 43-46%. Поміщені в особливі умови зерна проростають, в них накопичуються необхідні ферменти, крохмаль, білки, вітаміни переходять у розчинний стан.
Пророслі зерна сушаться, очищаються від паростків - виходить солод, який не менше місяця має відлежатись. В цей час тривають складні біохімічні процеси. Готують солод і з інших злаків.
Для отримання пивного сусла солод полірують, подрібнюють, затирають (змішують) з водою. Вода для виробництва пива має бути м'якою. В місцевостях з жорсткою водою її піддають додатковій обробці, для пом'якшення.
В отриманій суміші, при певній температурі, тривають процеси, найважливіший з яких - зацукрювання крохмалю, що є в солоді. Солод вариться протягом двох годин з хмелем. Хміль надає пиву специфічний смак і аромат, підвищує стійкість при зберіганні.
З отриманого сусла вилучають хміль, охолоджують сусло до 60°C, а потім і до 5-6°C. Сусло зброджують спеціальними сортами пивних дріжджів протягом 7-9 днів і, знову, охолоджують.
Доброджують пиво в дерев'яних або металевих танках при температурі 1-2°C. Тривалість доброджування визначається маркою пива і може мати термін до 3-4, і навіть 6 місяців. В цей час пиво накопичує вуглекислоту, набуває повноти смаку.
Нарешті, напій фільтрується і розливається в тару. Розлив відбувається за надлишкового тиску, щоб уникнути піноутворення. При пастеризації пиво поступово нагрівають до 58-68°С протягом 20-30 хвилин. Температура і час нагрівання можуть дещо відрізнятись.
Це так званий "основний" процес виробництва пива, який може мати деякі відмінності та доповнення для приготування певних марок пива. [1]
1.2 Основи технології приготування пивного затору
Затирання - процес надзвичайно важливий, оскільки дає практично останню можливість видозмінити склад сусла, а отже і пива. Приготування затору починають зі змішування зерно продуктів з водою при температурі 37…40° С, яке відбувається в заторному апараті при ввімкненому змішувачі. Далі затирки ведуть настою вальним чи відвар очним способом.
Настоювальний спосіб полягає у тому, що сухий роздроблений солод змішують з водою і поволі підігрівають суміш до певної температури для завершення оцукрювання.
Відварочний спосіб характеризується тим, що частина затору при затиранні з чана відбирається до повного оцукрювання, після чого кип'ятиться і повертається в чан, тпри цьому підвищуючи температуру затору до температури оцукрювання.
Настоювальний спосіб затирання - найпростіший і доступніший. Поступово підігріваємо весь затор з 40 до 70° С з витримкою при температурі 40, 52, 63 та 70° С по 30 хв. Далі затор підігрівають до 72° С та витримують до повного оцукрення по пробі на йод. Потім оцукрений затор підігрівають до 76…77° С і спрямовують на фільтрування. [2]
Прикладом підприємства з виробництва пивного затору є ПАТ "Бердичівський пивзавод".
На рис.1.1 наведено типову технологічну схему виробництва пивного затору.
Рис.1.1 Технологічна схема виробництва пивного затору
На даній схемі наведені такі структурні елементи:
1 - циліндрична частина апарату;
2 - сферичне днище;
3 - сферична кришка;
4 - витяжна труба;
5 - пропелерний змішувач;
6 - спускний отвір для затору;
7 - заторний вентиль;
8 - вал змішувача;
9 - передзаторник;
10 - водо змішувач;
11 - труба, поєднуючи бункер подробленого солоду з передзаторником;
12 - клапан, регулюючий подачу солоду;
13 - вхід заторної маси;
14 - труба до заторного насосу;
15 - реєструючий термометр. [2]
2. Огляд та аналіз шляхів автоматизації
Проектована система автоматизації повинна надійно захистити технологічне обладнання, оперативний персонал, довкілля, забезпечити найбільшу кількість функціональних ознак. Обсяг одержуваної технологічної інформації повинен бути достатнім для розрахунку техніко-економічних показників та прогнозування надійної роботи системи.
Автоматизоване керування процесом виготовлення пивного затору не передбачає обов'язкову участь оператора.
Для виконання керування всіма операціями з одного пункту автоматизована система керування повинна мати наступні підсистеми:
дистанційний контроль;
дистанційне керування;
захист і автоматичне регулювання.
До регульованих технологічних параметрів відносять такі вихідні величини об'єкта, які найбільше впливають на проходження технологічного процесу. Регульованим технологічними параметрами у процесі виготовлення пивного затору є:
співвідношення води до домішок;
рівень затору в баці;
температура пивного затору;
швидкість роботи змішувача.
Усього цього можна досягти використовуючи регулятори ТРМ148, ТРМ212, ТРМ12.
Отже, удосконалена система керуватиметься за рахунок трьох регуляторів.
3. Розробка структурної та функціональної схем
Для вдосконалення діючої автоматизованої системи розробимо загальну структурну схему виготовлення пивного затору (рис.3.1).
Рисунок 2.1 - Загальна структурна схема розробленої системи керування виготовлення пивного затору
Функціональні схеми є основним технічним документом, що визначає функціонально-блокову структуру окремих вузлів автоматичного контролю, управління і регулювання технологічного процесу та оснащення об'єкта управління приладами та засобами автоматизації.
В розробленій системі автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення пивного затору присутні наступні контури регулювання: дозування компонентів, нагрівання затору та контроль рівня в баці. Система має 5 параметрів регулювання: співвідношення компонентів пивного затору до води (вода/солод, вода/рисове борошно, вода/ферменти), температура в заторному баці, рівень рідини в баці.
Регулятор ТРМ 148 має 8 каналів (8 входів та 8 виходів), що цілком задовольняє наші потреби, тому можемо використовувати даний регулятор для контуру дозування компонентів та роботи змішувача.
Регулятор ТРМ 212 має один канал, використаємо його для контролю рівня рідини в заторному чані.
Регулятор ТРМ 12 також має один канал, використаємо його для регулювання та контролю температури пивного затору. Функціональна схема розробленої системи керування зображено на рис.3.2.
Рисунок 3.2 - Функціональна схема розробленої системи керування
Основним компонентом, що поступає в заторний чан є вода, кількість якої контролюється відповідним витратоміром та рівнем рідини. Сигнал з витратоміра води є задаючим сигналом в процесі дозування домішок, що поступають в чан у заздалегідь запрограмованих в регуляторі співвідношеннях до кількості води, що поступає. Регулятор формує керуючу дію певного закону регулювання для управління відповідними клапанами подачі домішок до заторного чану.
Паралельно з подачею води та домішок виконується їх змішування. Швидкість змішувача залежить від рівня компонентів в чані, та плавно регулюється регулятором, що формує керуючу дію на основі сигналу з датчика рівня. Нагрівання виконується по досягненню необхідного рівня в баці за допомогою ТЕНа, керує процесом регулятор, в якому запрограмовані необхідні температурні режими та витримки в часі. Сигнал до регулятора надходить з відповідного датчика температури.
На основі функціональної схеми розробимо структурну схему контуру дозування компонентів пивного затору (рис.3.3).
Рисунок 3.3 - Структурна схема розробленої системи (контур дозування компонентів
4 .Вибір елементів системи
У подальшому необхідно визначити параметри, що характеризують роботу елементів системи та їх математичні моделі.
4.1 Датчики
Для контролю рівня суміші компонентів в заторному чані пропонується використати датчик рівня фірми "ОВЕН", серія ПДУ, модифікація ПДУ 1.1 [3].
Датчики рівня серії ПДУ - одні з самих недорогих і, в той же час, надійних пристроїв для виміру рівня. Датчики рівня ОВЕН ПДУ можуть використовуватися для контролю рівня самих різних продуктів, наприклад стічних вод, хімічно агресивних рідин або харчових продуктів. Поплавкові датчики рівня стійкі до піни і бульбашок в рідині і можуть працювати з в'язкими рідинами.
Датчики рівня ОВЕН ПДУ застосовуються для виміру як поточного, так і граничного (максимального або мінімального) рівня рідини.
Конструкція датчиків ОВЕН ПДУ дуже проста. Датчик має поплавок, що пересувається по вертикальному штоку. Усередині поплавця знаходиться постійний магніт, а в штоку, що є порожнистою трубкою, знаходиться геркон. Герконовий контакт спрацьовує при наближенні магніту. Якщо установка датчика зверху місткості неможлива, то поплавцевий датчик рівня можна вмонтувати в стінку місткості. В цьому випадку поплавець з магнітом кріпиться на шарнірі, а герконовий вимикач в корпусі датчика. Такі датчики спрацьовують, коли рідина досягає поплавця і призначені для сигналізації граничного рівня. Датчики ОВЕН ПДУ можуть працювати при температурах до 105°С. Матеріал - нержавіюча сталь.
Технічні характеристики датчика наведемо у табл.4.1.
Таблиця 4.1 - Технічні характеристики датчика ПДУ 1.1
|
Кількість вимірюваних рівнів |
1-2 |
|
|
Розташування осі кріпильного отвору датчика в резервуарі |
горизонтально |
|
|
Положення контакту при осушенні датчика (поплавець датчика розташований внизу по відношенню до місця закріплення) |
нормально розімкнутий |
|
|
Матеріал |
нержавіюча сталь (12Х18Н10Т) |
|
|
Щільність вимірюваного середовища |
>=0,70 г/см3 |
|
|
Температура вимірюваного середовища |
-40. +105°С |
|
|
Тиск вимірюваного середовища |
не більше 1,5 МПа |
|
|
Вихід |
4-20 мА |
|
|
Максимальна комутована потужність |
10 Вт |
|
|
Максимальна комутована напруга постійного струму |
Для вимірювання температури пива використаємо датчик температури фірми "ОВЕН", серія ДТС 145-100П. [4]
Принцип дії термометрів опору заснований на властивості провідника міняти електричний опір пропорційно зміні температури навколишнього середовища. Конструктивно такі термоперетворювачі виконуються в вигляді котушки з тонкої мідної або платинового дроту на каркасі з ізоляціонного матеріалу, укладеної в захисну гільзу.
Датчики можуть бути з кабельним виводом або з комутаційної головкою, в різних конструктивних виконаннях, що дозволяє встановлювати
їх на трубі, на стіні, занурювати в середу тощо. Виміряна температура може бути перетворена в значення струмового сигналу 4.20мА (датчик з нормуючим перетворювачем). При експлуатації датчиків у вибухонебезпечних зонах необхідно використати вибухозахищене конструктивне виконання і для підключення до вторинних приладів необхідно використовувати бар'єр іскрозахисту (ОВЕН ІСКРА).
Основними перевагами термометрів опору є висока точність вимірювань, висока стабільність, близькість характеристики до лінійної залежності. Компанія ОВЕН розробляє і виробляє термометри опору двох типів, що відрізняються матеріалом чутливого елемента: ТСМ - мідь, ТСП - платина.
Термоперетворювачі призначені для безперервного вимірювання температури різних робочих середовищ (пара, газ, вода, сипучі матеріали, хімічні реагенти і т.п.), неагресивних до матеріалу корпусу датчика [4].
Технічні характеристики датчика наведемо в табл.4.2.
Таблиця 4.2 - Характеристика датчика ДТС 145
|
Номінальна статична характеристика (НСХ) |
50П; 100П; Pt100 |
|
|
Робочий діапазон вимірюваних температур |
-50. +500° С |
|
|
Клас допуску |
А; В; С |
|
|
Група кліматичного виконання |
Д2, Р2 |
|
|
Показник теплової інерції, не більше |
10.30 |
|
|
Кількість чутливих елементів |
1 або 2 |
|
|
Опір ізоляції, не менше |
100 МОм |
|
|
Схема з'єднання внутрішніх провідників |
2-х, 3-х, 4-х дротова |
|
|
Ступінь захисту датчика по ГОСТ 14254 |
IP54 |
|
|
Матеріал захисної арматури |
сталь 12Х18Н10Т |
4.2 Витратоміри
Для виміру витрат сухих компонентів пропонується використовувати витратомір німецької фірми "КЕМ" серії ZHM ST, модифікація ZHM-ST-WT.
Шестерні витратоміри серії "ZHM ST" це прилади для виміру мастильних, не мастильних, а також для наповнених в'язких і абразивних рідин та сипучих компонентів. Для виготовлення цієї лінійки приладів застосовується виключно нержавіюча сталь. Таким чином серія ZHM ST чудово підходить для агресивних середовищ. Завдяки різним розмірам, серія ZHM ST може використовуватися в різних застосуваннях, таких як моніторинг і дозування. Застосування високоякісних підшипників дозволяє досягнути оптимальної точності виміру і високої динаміки. Швидкий відгук і точний вимір потоку стають, таким образом, доступні для багатьох застосувань.
Принцип дії: у вимірювальній камері знаходяться дві шестерні, які
певним чином можуть взаємодіяти між собою. Рідина чи суха суміш, проходячи через вимірювальну камеру, приводить в обертальний рух шестерні. Частота обертання пропорційна потоку і зчитується датчиком безконтактно.
Особливості витратоміра:
- висока вихідна частота;
- короткий час відгуку;
- тиск до 630 бар;
- подвоєний і чотирьохкратний імпульс;
- нержавіючі матеріали;
- стійкість до корозії.
Технічні дані витратоміра такі:
- діапазон виміру: 0,005…1.000 л/хв;
- в'язкість: 5…25.000 ммІ/с
- лінійність: ±0,5% від показів;
- тиск: максимально 630 бар;
- температура середовища: максимально +180°C;
- вихід: аналоговий 4 - 20 мА.
Для виміру витрат води та ферментів пропонується використовувати ультразвуковий витратомір ПИР RF5107 [5].
Ультразвуковий витратомір ПИР RF5107 з накладними датчиками підготовлений спеціально для використання в системах виміру витрат рідин різних типів.
Чітка спеціалізація дозволила виготовити витратомір, що гарантує:
- точні двонаправлені виміри витрат рідини в широкому діапазоні швидкостей від 0,01 м/с до 25м/с;
- похибка виконання вимірів ±1%. ±2% в залежності від обраної конфігурації витратоміра;
- відсутність дрейфа нуля завдяки заводським процедурам калібровки;
- можливість вимірів на трубопроводах розміром до 2500 мм без обмежень по товщині стінки;
ПИР RF5107 стандартно поставляється в корпусі із захистом IP66 і накладними датчиками із захистом IP67, що дозволяє використати їх просто неба, в колодязях, або на виробництвах, що мають значний пиловий фон. Особливо яскраво ці переваги виділяються при установці ПИР RF5107 в технологічних колодязях обслуговування труб розмірами понад 1000 мм в умовах підвищеної вологості.
Важливим чинником є і значна економія на будівельно-монтажних роботах при реконструкції або при організації вузлів обліку на трубах великих діаметрів.
Технічні характеристики наведено у табл.3.3.
Таблиця 3.3 - Технічні характеристики витратоміра ПИР RF5107
|
Діапазон вимірів |
швидкості потоку по рідині від 0,01 до 25 м/с |
|
|
Діапазон діаметрів трубопроводів |
Для виміру витрат рідини від - 10мм до 2500 мм |
|
|
Похибка виконання вимірів |
±1,0%. ±2,0% величини що вимірюється |
|
|
Робоча температура |
Обчислювача: - 10 С. +60 С, накладних датчиків - 400С. +1000С |
|
|
Кількість каналів виміру витрат |
1 або 2 |
|
|
Степінь захисту |
обчислювача: IP66, накладних датчиків: IP67 |
|
|
Тип живлення |
220В |
|
|
Відстань між обчислювачем і накладними датчиками |
Стандартна довжина кабеля датчиків - 10м; максимальний розмір подовжувального кабеля - 100 м |
|
|
Аналогові виходи |
0.4/20 мА (активний) - 1 шт. |
4.3 Регулятори
Використаємо для контуру дозування компонентів та роботи змішувача ПІД регулятор фірми "ОВЕН", марка ТРМ-148. Застосовується для побудови автоматизованих систем моніторингу, контролю і управління технологічними процесами в харчовій, металообробній промисловості, при виробництві кераміки, в системах клімат-контроля тощо. [6]
Функціональні можливості:
- Лінійка стандартних модифікацій для найбільш поширених технологічних процесів;
- Вісім універсальних входів для підключення широкого спектру датчиків;
- До восьми вбудованих вихідних елементів різних типів у вибраній користувачем комбінації для управління виконавчими механізмами:
1) 2-х позиційними (тени, двигуни, облаштування сигналізації);
2) 3-х позиційними (заслонки, крани).
- Обчислення додаткових функцій від виміряних величин;
- Завдання графіку корекції уставки по вимірах іншого входу або за часом;
- Автоналаштування ПІД-регуляторів;
- Режим ручного управління вихідною потужністю;
- Вбудований інтерфейс RS-485 (протокол ОВЕН);
- Широкі можливості конфігурації:
1) Програма швидкого старту easygo;
2) Програма "Конфігуратор ТРМ-148" для вільної конфігурації приладу;
3) Завдання параметрів з лицьової панелі приладу.
Технічні характеристики наведено у табл.4.4
Таблиця 4.4 - Технічні характеристики регулятора ТРМ-148
|
Характеристика |
Значення |
|
|
Діапазон змінної напруги живлення: |
||
|
напруга, В |
90…264 |
|
|
частота, Гц |
47…63 |
|
|
Споживча потужність, ВА, не більше |
12 |
|
|
Кількість каналів виміру |
8 |
|
|
Час опитування одного каналу, с, не більше |
0,4 |
|
|
Межа основної приведеної похибки при вимірі: |
||
|
термоелектричним перетворювачем |
±0,5 |
|
|
термометрами опору і уніфікованими сигналами постійної напруги і стуму, % |
±0,25 |
|
|
Кількість каналів |
8 |
|
|
Кількість вихідних елементів |
8 |
|
|
Інтерфейс зв'язку з комп'ютером |
RS-485 |
|
|
Протокол передачі даних по RS-485 |
ОВЕН |
|
|
Напруга вмонтованого джерела живлення, В |
24±3 |
|
|
Максимально припустимий струм вмонтованого джерела живлення, мА |
180 |
|
|
Степінь захисту корпусу |
ІР54 |
|
|
Габаритні розміри корпусу Щ4, мм |
96Ч96Ч145 |
|
|
Габаритні розміри корпусу Щ7, мм |
144Ч169Ч50,5 |
|
|
Маса приладу, кг, не більше |
1,5 |
|
|
Середній термін роботи, років |
8 |
|
|
Середнє напрацювання на відмову, год |
100 000 |
Для контуру регулювання рівня суміші використаємо ПІД регулятор фірми "ОВЕН", марка ТРМ-212 [7]. Рекомендується для управління клапанами і заслонками з електроприводом:
– у системах ГВС, газового і парового опалювання;
– у теплообмінних апаратах (пастеризаторах);
– при поданні охолоджувальної рідини в контурах водяних охолоджувачів;
– при регулюванні співвідношення газ/повітря
– в іншому технологічному устаткуванні, де використовуються запорно-регулюючі або триходові клапани і засувки з електроприводом.
Основні функції регулятора:
– Два універсальні входи для підключення широкого спектру датчиків температури, тиску, вологості, витрати, рівня і т.п.;
– Можливість роботи з датчиками, що мають квадратичну характеристику;
– Обчислення різниці, суми, відношення і кореня з різниці двох вимірюваних величин;
– Вимір і регулювання витрати по перепаду тиску на стандартних звужуючих пристроях (діафрагма, сопло і трубка Вентури) без застосування диф. манометра
– Під-регулювання виміряної або вичисленої величини з використанням:
1) електроприводу запорно-регулюючого або триходового клапана;
2) засувки з аналоговим входом 4…20 мА або 0…10 В в автоматичному, ручному і дистанційному режимах;
– Автонастройка під-регулятора по сучасному ефективному алгоритму, оптимізація виходу на уставку;
– Підключення датчика положення заслонки до входу 2
– Графік корекції уставки регулятора за величиною, виміряною на другому вході;
– Дистанційний пуск і зупинка під-регулятора;
– Сигналізація про обрив в ланцюзі.
Технічні характеристики представлено в табл.4.5.
Таблиця 4.5 - Технічні характеристики регулятора ТРМ-212
|
Живлення |
||
|
Напруга живлення |
90…245 В змінного струму |
|
|
Частота напруги живлення |
47…63 Гц |
|
|
Функції входів |
||
|
Кількість універсальних входів |
2 |
|
|
Функції входу 1 |
вимірювальний |
|
|
Функції входу 2 |
вимірювальний |
|
|
Умови експлуатації |
||
|
Температура повітря, яке оточує корпус пристрою |
+1…+50 0С |
|
|
Атмосферний тиск |
84…106,7 кПа |
|
|
Відносна вологість повітря |
30…80% |
Для контуру регулювання температури суміші використаємо ПІД регулятор фірми "ОВЕН", марка ТРМ-12 [8]. Рекомендується для управління клапанами і заслонками з електроприводом:
Подачі теплоносія в системах ГВС;
Газового та парового опалення;
В теплообмінники пастеризаторів;
Для управління газовими горілками;
Управління положенням золотника в холодильних машинах, а також в іншому технологічному обладнанні, де використовуються запоно-регулюючі чи трьохходові клапани та задвижки з електроприводом.
Регулятор температури ТРМ12 призначений для управління та точного підтримання в заданому діапазоні температур в виробничих печах, бойлерах та іншому технологічному обладнанні.
Основні функції регулятора температури ТРМ12:
- Універсальні входи для підключення різноманітних датчиків витрат, рівня, температури і т.п.
- Здійснює ПІД-регулювання вимірюваної величини в системі "нагрівач-холодильник";
- Управління електромеханічним приводом запоно-регулюючого (КЗР) чи трьохходового клапану (ПІ-регулювання);
- Вбудоване джерело живлення 24В вихідних пристроїв, активних датчиків і т.п.
- Імпульсне джерело живлення 90 … 245 В, 47 … 63 Гц;
- Можливість автоматичного налаштування ПІД-регулятора за ефективним алгоритмом;
- Можливість програмування кнопками на приборі;
- При відключенні живлення налаштування зберігаються;
- Захист налаштувань від несанкціонованих змін.
Технічні характеристики представлено в табл.4.6.
Таблиця 4.6 - Технічні характеристики регулятора ТРМ-12
|
Живлення |
||
|
Напруга живлення змінного струму |
90 … 245 В |
|
|
Частота напруги живлення |
47 … 63 Гц |
|
|
Споживана потужність |
Не більш ніж 7 ВА |
|
|
Напруга вбудованого джерела живлення нормуючих перетворювачів |
24 ± 2,4 В |
|
|
Максимально допустимий струм джерела живлення |
80 мА |
|
|
Умови експлуатації |
||
|
Температура навколишнього середовища |
-20 … +50°С |
|
|
Атмосферний тиск |
84 … 106,7 кПа |
|
|
Відносна вологість повітря (при +35°С та нижче без конденсації вологи) |
30 … 80 % |
4.4 Клапани
Для регулювання подачі компонентів пивного затору пропоную використати запорно-регулюючий односідельний фланцевий клапан марки 25ч945п виробництва Словакії. Застосовується при розробці проектів, а також при реконструкції і ремонті діючих РТС, КТС, ЦТП, ІТП, вентиляційних систем, теплових мереж і інших суміжних об'єктів для автоматичного регулювання теплових процесів шляхом зміни пропускної спроможності клапана.
Тиск: 1,6МПа.
Робоче середовище 25ч945п: вода, пара, повітря, рідкі і газоподібні середовища, нейтральні до матеріалів деталей, дотичних до середовища.
Температура робочого середовища: від - 15 до +150 градусів.
Клапан 25ч945п призначений для роботи за наступних умов: температура довкілля від - 15 до +50є; відносна вологість від 30 до 80%; відсутність безпосередньої дії сонячних променів і дощу; робоче середовище не повинне містити механічних домішок розміром більше 70 мкм. Якщо розмір часток більше 70 мкм, то перед клапаном 25ч945п встановлюються фільтри.
Технічні характеристики клапана представлено в табл.4.7.
Таблиця 4.7 - Технічні характеристики клапана 25ч945п
|
Номенклатурна назва |
25ч945п |
|
|
Діаметр номінальний DN, мм |
15 |
|
|
Тиск номінальний PN, МПа (кгс/см2) |
1,6 (16) |
|
|
Пропускна характеристика |
лінійна |
|
|
Робочий хід плунжера, мм |
10 |
|
|
Умовна пропускна спроможність Кv, м3/ч |
0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 3,2; 4,0. |
|
|
Робоче середовище |
вода, пар, повітря та ін. рідкі і газоподібні середовища, нейтральні до матеріалів деталей, дотичних до середовища |
|
|
Температура робочого середовища, оС |
від - 15 до +150 |
|
|
Температура довкілля, оС |
Від - 15 до +50 |
4.5 Цифро-аналогові перетворювачі
Для перетворення сигналу з регулятора з цифрової форми в аналогову, яка є прийнятною для клапанів використаємо ЦАП фірми Analog Devices моделі AD5421. Він є мініатюрною економічною мікросхемою з струмовою петлею від 4 до 20 мА, який спеціально розроблений для забезпечення програмованої напруги живлення розподілених систем. ЦАП AD5421 має розширення 16 біт, містить струмову петлю від 4 до 20 мА, а також ланцюги стабілізації напруги. Вбудований в ЦАП стабілізатор напруги призначений для живлення віддалених інтелектуальних сенсорів і має діапазон вихідних напруг від 1.8 до 12 В. Струм споживання ЦАП не перевищує 250 мкА, що дозволяє використовувати в системі більш потужні сенсори без збільшення потреб неушкодженої потужності системи в цілому. ЦАП AD5421 виконаний в мініатюрному корпусі 28-TSSOP або 32-LFCSP розмірами 5 Ч 5 мм, що дозволяє зменшити розміри проектованих на його основі пристроїв в порівнянні з альтернативним рішенням, тому розміри AD5421 на 55% менше розмірів найближчих аналогів. Висока лінійність і малий температурний дрейф ЦАП AD5421 дозволяють будувати на його основі прецизійні системи. Цей ЦАП підтримує HART-протокол і забезпечує роботу датчиків типу NAMUR.
Особливості ЦАП AD5421:
счетверенний 16-розрядний ЦАП з монотонною характеристикою перетворення
діапазон вихідних струмів: 4.20, 3.8.21, 3.2.24 мА
вбудований контроль відмов з виведення FAULT або за рівнем струму (висновок ALARM)
вбудований опорний джерело 2.5 В з максимальним температурним дрейфом 4 ppm /° C
Висновки
Автоматизація технологічних процесів є одним з головних факторів підвищення продуктивності і покращення умов праці. Всі існуючі або ті, які будуються, промислові об'єкти в тій чи іншій мірі оснащуються засобами автоматизації.
Система автоматизації і керування проводить збір і обробку інформації з технологічного устаткування і вироблення дій, що управляють, з метою оптимізації процесу.
Сучасний рівень розвитку мікроелементної і обчислювальної техніки дозволяє впроваджувати високоточні прилади вимірювання і засоби контролю, що в свою чергу призводить до підвищення ефективності керування технологічним процесом.
В даній роботі була розроблена автоматизована система виготовлення пивного затору, зокрема дозування необхідних компонентів в процесі його виготовлення. Було проведено вибір засобів автоматизації з конкретним підбором датчиків, витратомірів, клапанів, ЦАП та вибором регуляторів.
В результаті проведеної роботі була отримана автоматизована система, не потребуюча наявності оператора, що самостійно керує дозуванням компонентів, температурними режимами та витримками в часі, забезпечує плавну характеристику роботи змішувача залежно від рівня заторної суміші в баці.
Список інформаційних джерел
1. Вікіпедія. Броварство [Електронний ресурс] [http://uk. wikipedia.org/wiki/Броварство]
2. Затор та затирання [Електронний ресурс] [http://ua. convdocs.org/docs/index-130842.html? page=7]
3. Технічна документація датчика температури ДТС145-100П виробника OVEN [Електронний ресурс] [http://www.owenkomplekt.ru/index. php? chp=showgood&num=1526]
4. Технічна документація датчика рівня ПДУ1.1 виробника OVEN [Електронний ресурс] [http://www.owen.ru/catalog/datchiki_urovnya_poplavkovie_pdu/opisanie]
5. Оборудование для автоматизации: - інформаційний каталог /ОВЕН, 2010 - 385 с.;
6. Технічна документація ПІД регулятора ТРМ148 виробника OVEN [Електронний ресурс] [http://www.owen.ru/catalog/universal_nij_pid_regulyator_vos_mikanal_nij_owen_trm148/opisanie]
7. Технічна документація ПІД регулятора ТРМ212 виробника OVEN [Електронний ресурс] [http://www.owen.ru/catalog/pid_regulyator_dlya_upravleniya_zadvizhkami_i__klapanami_s_rs_485_owen_trm212/opisanie]
8. Технічна документація ПІД регулятора ТРМ12 виробника OVEN [Електронний ресурс] [http://owen.ua/izmeriteli-regulyatory/pid-regulyatory/izmeritel-pid-regulyator-dlya-upravleniya-zadvizhkami-oven-trm12.html]
9. DPVA. info. Символи та позначення обладнання на кресленнях і схемах [Електронний ресурс]: Умовні графічні позначення - Режим доступу: [http://www.dpva. info/GuideTechnologyDrawings/Signs]
10. Тютюник А.Г. Методичний посібник до виконання дипломного проектування студентами спеціальності 7.092501 "Автоматизоване управління технологічними процесами" для всіх форм навчання. / Тютюнник А.Г., Корнійчук А. І, Підтиченко О. В.: Житомир ЖДТУ, 2006 - 62 с.
11. Домарецький В.А. Технологія солоду та пива. Підручник для ВНЗ. - К.: Інкос, 2004
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Побудова граф-дерева технологічного процесу виготовлення деталі "втулка". Виявлення технологічних розмірних ланцюгів з розмірної схеми та за допомогою графів. Розмірний аналіз технологічного процесу. Розмірна схема відхилень розташування поверхонь.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 20.07.2011Проектування операційного технологічного процесу виготовлення деталі "Корпус": вибір форми заготовки, розрахунок припусків на обробку, режимів різання, похибок базування, затискання елементу. Розробка схеми взаємодії сил та моментів, що діють на деталь.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.07.2010Службове призначення вала й технологічність його конструкції. Вибір типу виробництва форми та організації технологічного процесу, обґрунтування. Розробка конструкції заготівлі, що забезпечує мінімальні витрати матеріалу. План виготовлення вала.
курсовая работа [149,6 K], добавлен 20.12.2010Визначення технологічного процесу виготовлення заготовки. Технологічний процес виготовлення машинобудівної заготовки та проектування її. Особливості проектування литої заготовки. Проектування цільної, комбінованої та зварюваної машинобудівної заготовки.
курсовая работа [57,7 K], добавлен 24.01.2010Характеристика конструкції деталі, умов її експлуатації та аналіз технічних вимог, які пред’являються до неї. Розробка ливарних технологічних вказівок на кресленні деталі. Опис процесів формування, виготовлення стрижнів і складання ливарної форми.
курсовая работа [186,3 K], добавлен 05.01.2014Розробка технологічного процесу виготовлення деталі "тяга": вибір методу виготовлення заготовки, устаткування і інструмента для кожної операції технологічного процесу, призначення послідовності виконання операцій, розрахунок елементів режимів різання.
курсовая работа [459,6 K], добавлен 27.09.2013Розробка нового технологічного процесу виготовлення корпуса гідроциліндра типу Г 29-3, підвищення якості обробки, зниження собівартості виготовлення, застосування новітніх розробок в області технології машинобудування. Обробка на токарській операції.
дипломная работа [571,9 K], добавлен 24.02.2011Технологічний аналіз конструкції деталі шестерня. Вибір типу заготовки і обґрунтування методу її виготовлення. Розробка маршрутного технологічного процесу виготовлення деталі. Вибір обладнання та оснащення. Розробка керуючої програми обробки деталі.
дипломная работа [120,4 K], добавлен 28.03.2009Проектування підйомно-транспортних систем ткацького виробництва, дослідження технологічного плану ткацтва. Розробка засобів механізації та транспортної технології для здійснення ефективного технологічного процесу виготовлення тканини вказаного артикула.
курсовая работа [102,4 K], добавлен 16.01.2011Короткі відомості про деталь. Технічні вимоги до виготовлення деталі. Матеріал деталі, його хімічний склад і механічні властивості. Аналіз технологічності і конструкції деталі. Визначення типу виробництва. Вибір виду та методу одержання заготовки.
курсовая работа [57,9 K], добавлен 11.02.2009
