Автоматизация технологии подготовки колбасной оболочки

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 62-523.6

Автоматизация технологии подготовки колбасной оболочки

Брейдо И.В., Марквардт Ю.А., Марквардт Р.В.

Аннотация

экструзионный автоматический управление

В статье дано описание технологии экструзионного производства. Обосновывается актуальность темы исследования. Приведены цели и задачи разработки системы автоматического управления экструзионной установки. Представлена структурная схема системы управления. Произведен обоснованный выбор оборудования для системы автоматизации. Описывается процесс реализации проекта. Сделаны выводы о эффективности разрабатываемой системы.

Ключевые слова: экструдер, оболочка, полимер, многослойная, контроллер, эффективность, экономия, надежность, автоматизация, схема, структура, проект, диссертация, температура.

Annotation

Automation technology of sausage casing preparation

Breido J.V., Markvardt Y.A., Markvardt R.V.

The article describes the technology of extrusion production. Substantiates the relevance of the research topic. Presents the aims and objectives of development of automatic control system of the extrusion line. There is a block diagram of the control system. It made an informed choice of equipment for the automation system. It describes the process of project implementation. The conclusions about the effectiveness of the system under development.

Непрерывный рост производства пищевой продукции (получаемой методом экструзии), повышение требований к ее качеству, а также поточность технологических процессов создали условия для внедрения средств автоматического контроля и управления.

Комплексной автоматизации экструзионного производства уделяется большое внимание. Основное место в технологической схеме экструзионного производства занимает процесс непосредственно экструзии, одной из основных операций, определяющих качество готового продукта.

Основная задача автоматизации экструзионного производства состоит в обеспечении максимальной производительности экструдеров и заданного качества производимого продукта. Одновременно автоматизация позволяет решать задачи повышения уровня организации производства, оперативности управ-ления технологическими процессами и в целом повышения экономической эффективности производства. Одним из важнейших направлений совер-шенствования управления является создание автоматических систем с применением вычислительной техники.

Автоматическая система управления экструзией является качественно новым этапом комплексной автоматизации производства и призвана обеспечить существенное увеличение производительности труда, улучшение качества выпускаемой продукции и других технико-экономических показателей экструзионного производства [1].

Автоматическое управление экструзией заключается в автоматическом поддержании заданной производительности экструдера и соблюдение технологии производства.

Особенностью построения автоматической системы управления(АСУ) является системный подход ко всей совокупности технологических и управленческих вопросов. Специалист по автоматизации систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) должен владеть теорией автоматического управления, разбираться в конструкции агрегатов и основах технологии, достаточно свободно ориентироваться в работе цифровых вычислительных машин, их математическом и алгоритмическом обеспечении, уметь правильно применять технические средства информационной и управляющей техники.

Целью проекта является разработка современной АСУ ТП процессом производства колбасной оболочки методом экструзии с использованием технических средств на базе программируемых микроконтроллеров.

Так как процесс экструзии является сложным технологическим процессом, то целесообразно применять многоуровневую структуру управления супервизорного типа.

Многоуровневая структура системы управления обеспечивает надежность, оперативность, ремонтоспособность системы автоматизации, при этом легко решается оптимальный уровень централизации управления с минимальным количеством технологического контроля, управления и линий связи между ними.

Под супервизорным, понимается такой режим работы АСУ ТП, когда на нижних уровнях функционируют регуляторы, управляющие локальными контурами (на базе серийных электронных устройств или контроллеров), а на верхнем - панель оператора, на которой реализованы задачи управления этими контурами через механизм выдачи управляющих воздействий на автоматические задатчики локальных контуров.

В данном проекте разработана система супервизорного типа. На высшем уровне ПЛК, на низшем автоматические регуляторы. ПЛК вырабатывает задание для регуляторов, а также осуществляет другие функции. Непосредственным поддержанием заданных параметров занят регулятор.

Уровень измерительных средств и локальных средств контроля и регулирования состоит из датчиков, сигнализаторов значений параметров, источников питания. Он представляет собой уровень, на котором осуществляется контроль и регулирование параметров процесса при помощи средств контроля и регулирования, находящихся на объекте автоматизации. Все эти средства расположены непосредственно на объекте и представляют собой: первичные датчики, вторичные приборы, станции управления, цифровые регулирующие устройства (микроконтроллер). На этом уровне система выполняет следующие функции: контроль параметров, измерительное преобразование, контроль и сигнализация измерительных параметров, выбор режимов работы, регистрация параметров, связь с объектом. В данном проекте на нижнем уровне находятся средства локальной автоматики - датчики, микроконтроллерные регуляторы температуры и давления, и преобразователи частоты. Для обеспечения гибкости системы предусмотрены возможности перехода системы в полуавтоматический (ручное определение задания регулятору) [2].

Уровень централизованных средств контроля и управления. На этом уровне происходит контроль и управление процессом централизованно и решать дополнительные задачи связанные с обработкой данных. На этом уровне расположен ПЛК, выполняющий следующие функции: ручной ввод данных, регистрация параметров на внешних запоминающих устройствах и выдача заданий на локальные регулирующие устройства. На высшей ступени этого уровня располагается оператор, который и производит контроль за работой ПЛК и вводит недостающие данные о работе агрегата. На данном уровне нет средств связи с объектом, т.к. всю необходимую информацию ПЛК получает через модуль интерфейсной связи регулятора в цифровом виде.

Данная структура позволяет системе гибко реагировать на выход из строя какого-либо элемента, для обеспечения непрерывности технологического процесса. При выходе из строя или нарушении связи с компьютером задание микроконтроллеру будет определено вручную.

Рисунок 1. Структурная схема системы автоматизации

Основной контур в системе автоматизации - контур контроля и регулирования температуры зоны экструзии.

Рассмотрим работу данного контура более подробно.

Задающее устройство (ЗУ), в соответствии с технологией процесса экструзии, выдает задание (уставку) на микропроцессорный терморегулятор (Р).

Измерение температуры осуществляется датчиком температуры (Д), который выдает сигнал на терморегулятор (Р). На основании полученного сигнала рассогласования микропроцессорный терморегулятор вырабатывает управляющее воздействие.

Текущее значение температуры, по каналу данных терморегулятора, поступает в ПЛК (ЗУ).

В конструкции терморегулятора предусмотрена переключателя, позволяющая подавать задание на микропроцессорный терморегулятор либо с встроенной панели терморегулятора (ручного задатчика), либо с ПЛК.

Не менее важным является контур автоматического контроля и регулирования скоростью вращения основных шнеков.

Задающее устройство (ЗУ), в соответствии с технологией процесса экструзии, выдает задание (уставку) на частотный преобразователь (Р), в дальнейшем контроллер. На основании полученного задания контроллер вырабатывает управляющее воздействие, которое поступает на исполнительное устройство (ИУ) - асинхронный электродвигатель.

Текущее значение параметров (обороты, ток двигателя, момент и.т.д.), по каналу данных регулятора, поступает в ПЛК (ЗУ).

Список литературы

1. Основы технологии переработки пластмасс. Учебник для вузов / Власов С.В., Кандырин Л.Б., Кулезнев В.Н. и др-М.: Химия, 2004. - 600с.

2. К. Раувендааль. Экструзия полимеров. Санкт-Петербург, «Профессия», 2008 -768с.

Сведения об авторах

Брейдо Иосиф Вульфович, зав. кафедрой автоматизации производственных процессов, профессор, д.т.н. Опубликовано более 400 научных трудов, академик Национальной академии естественных наук РК; академик Международной академии информатизации; президент международной организации по автоматизации «ДАААМ» по Казахстану (штаб-квартира в Вене); обладатель Государственного гранта «Лучший преподаватель вуза» за 2005г. и 2012 г.; обладатель Государственной научной стипендии для ученых и специалистов, внесших выдающийся вклад в развитие науки и техники на 2009-2011 гг.; награжден Почетным знаком за развитие науки в Республике Казахстан, почетными грамотами МОН РК и акима области; награжден медалью «20 лет Независимости Республики Казахстан»; награжден почетным знаком отличия КарГТУ «За особые заслуги» №005.

Марквардт Юлия Александровна , магистрант группы АиУм-15-1, кафедра автоматизации производственных процессов КарГТУ.

Марквардт Роман Владимирович, старший преподаватель кафедры АПП, докторант группы ГДД-13.

Размещено на Allbest.ru