Розробка системи автоматизації процесу виготовлення карамелі

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СМІЛЯНСЬКИЙ КОЛЕДЖ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Циклова комісія фахових дисциплін автоматизації і комп'ютерно-інтегрованих систем

Курсовий проект

З "Автоматизація виробничих процесів" (назва дисципліни)

На тему: Розробка системи автоматизації процесу виготовлення карамелі на паличці в умовах ТОВ «Кондитерська фабрика «Меркурій»»

Студента 4 курсу __ОКС 17_ групи спец. 151 «Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології» за спеціалізацією "Обслуговування комп`ютеризованих інтегрованих і робототехнічних систем" Бондаренко А.С.

Керівник Радзієвський Н.Є. (посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали) Національна шкала Кількість балів: Оцінка: ECTS

м. Сміла - 2020 рік



Зміст

Перелік скорочень, умовних позначень

Вступ

1. Характеристики і параметри ТОУ

1.1 Короткий опис-технологічного процесу

1.2 Аналіз збурень

2. Розробка системи автоматизації

2.1 Аналіз існуючих рішень

2.2 Розробка функціональної схеми

2.2.1 Складання структурних блок-схем регулювання

2.2.2 Складання блок-схем алгоритму регулювання

2.2.3 Обґрунтування вибору технічних засобів

2.2.4 Опис функціональної схеми автоматизації

2.3 Розробка та опис принципової схеми

3. Розрахунок системи автоматизації

Висновки

Список використаної літератури



Перелік скорочень, умовних позначень

АСК - автоматизована система керування;

АСКТП - автоматизована система керування технологічним процесом;

ПЛК - програмований логічний контролер;

ЕОМ - електронно-обчислювальна машина;

USB - UniversalSerialBus;

GSM - GlobalSystemforMobileCommunications;

ADSL- AsymmetricDigitalSubscriberLine;

ПК - персональний комп'ютер;

ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач;

САПР - система технічної підтримки проектування та функціональних підсистем;

ПЕС - принципово електрична схема.



Вступ

В даному курсовому проекті, буде розглянуто та розроблено систему автоматизації процесу виготовлення карамелі. В якості підприємства для досліджень, обрано ТОВ «Кондитерська фабрика «Меркурій».

Оскільки технології розвиваються шаленими темпами, виникає можливість впровадження засобів автоматизації лінії виробництва та покращення вже впроваджених технологій. Такі розробки дають можливість скоротити затрати часу на виробництво готового продукту, та безумовно, зменшують ризик загрози життю та здоров'ю працівників підприємства. Також, не слід забувати про людський фактор, який можливо компенсувати за рахунок автоматизації або апгрейду лінії виробництва. Таким чином, можна зробити цілком логічний висновок - впровадження та покращення процесів автоматизації покращує якість готового продукту, одночасно здешевлюючи його, та зменшуючи затрати підприємства.

Характерною властивістю систем управління, що визначає як їх особливий клас динамічних систем, є використання поточної інформації про контрольовані та керуючі дії при реалізації зворотних зв'язків та компенсаційних зв'язків, покликаних забезпечити оптимальну якість управління відповідно до обраного критерію. Критерієм ефективності виробництва продуктів харчування вважається стандартна якість харчових продуктів.

Збільшення потужності, складності та вартості технологічних комплексів і систем як об'єктів управління, більш жорсткі вимоги до якості продукції, захисту навколишнього середовища та безпеки персоналу, а також забезпечення тривалої працездатності обладнання є економічними та соціальними передумовами постійного вдосконалення систем управління.



1. Характеристики і параметри ТОУ

Автоматизація виробництва є одним з основних напрямків комплексної програми науково-технічного прогресу. Основною метою є забезпечення оптимального перебігу технічного процесу в реальних умовах при досягненні заданої якості та ефективності. Слово "технологія" поєднує в собі два поняття: " технос " - мистецтво, ремесло, техніка та " логос " - навчання, наука. Отже, слово «технологія» означає викладання або науку про методи та засоби обробки матеріалу.

Сучасна харчова технологія базується майже на всіх фундаментальних науках. Складні процеси, що відбуваються під час переробки сировини в їжу, базуються на законах фізики, теплофізики, хімії, біохімії, мікробіології, механіки та ін. Тільки технолог, що володіє знаннями в цих галузях науки, може бути справді грамотним. Технологія нерозривно пов'язана з економікою виробництва кожного виду продукції. Доречно нагадати слова Д. І. Менделєєва щодо виплавки заліза: «Хімічна справа полягає у вивченні виробництва заліза з його руди, а в галузі техніки - вивченні найбільш вигідних для цього методів, вибирайте з можливостей, найбільш підходящих для певних умов часу та місця, щоб надати виробу найбільшу дешевизну із бажаними властивостями та формами."

Таким чином, підкреслюється зв'язок між технологіями та економікою. Це також повністю стосується виробництва продуктів харчування. У цьому випадку висуваються вимоги щодо високої якості товару. Виробництво їжі базується на хімічних та технічних процесах. Розвиток харчової технології призвів до створення пристроїв великої одиничної потужності і призвело до необхідності створення автоматизації цих галузей. Вимірювальні прилади та автоматичні пристрої забезпечують оптимальний потік процесу поза ручним управлінням. Тому автоматизація дозволяє найбільш ефективно використовувати всі ресурси виробництва

продуктів харчування, підвищувати якість.

В даний час досягнуто успіху у створенні автоматизованих систем управління. Це сприяло швидкому розвитку засобів на основі мікропроцесорів, здатних виконувати весь спектр функцій для перетворення, постачання, обробки, використання інформації для впливу на технологічний процес та спілкування з оператором. Перш за все здійснюється вимірювання, контроль і регулювання стану технологічних об'єктів.

1.1 Короткий опис-технологічного процесу

Процес виготовлення карамелі на паличці складається з наступних стадій:

Приготування цукру - сиропу патоки;

Отримання карамельної маси;

Уварювання карамельної маси;

Обробка карамельної маси (охолодження, введення барвників і смакових речовин, проминка, витягування на тягнучій машині, отримання карамельного батона і його калібрування);

Формування карамелі;

Охолодження карамелі;

Фасування і упаковка карамелі.

Карамельна маса при температурі вище 100 ° С є в'язкою прозорою рідиною. Зі зниженням температури її в'язкість значно зростає. Маса набуває пластичності при температурі 70-90 ° С. При цих температурах вона добре ліпиться. При подальшому охолодженні нижче 50 ° C карамельна маса перетворюється на тверде склоподібне тіло.

Технологічний процес виготовлення карамелі складається з наступних етапів: приготування сиропу; приготування карамельної маси; охолодження та переробка карамельної маси; формувальна карамель; охолоджуюча карамель; обгортання або обробка поверхні карамелі;

упаковка. Кожен із цих етапів включає безліч окремих операцій, які по-різному проводяться на різних підприємствах та у виробництві карамелі різних назв. Вихідним продуктом для виробництва карамельної маси є цукровий сироп. Сироп - це концентрований (понад 40%) розчин різних цукрів (сахарози, глюкози, мальтози, фруктози тощо) або їх сумішей у воді.

Сироп - це прозора, тягуча, майже безбарвна рідина. Залежно від розчиненого цукру сироп називають: цукор (сахароза), інверт (суміш рівних кількостей глюкози та фруктози), цукор (сахароза та патока) та ін. При виробництві карамелі зазвичай використовують комбіновані сиропи, до складу яких входить не один вид цукру, а два і більше.

Використання патоки або інвертного сиропу у виробництві карамелі пояснюється їх антикристалізаційними властивостями. Неможливо приготувати карамельну масу без додавання антикристалізаторів. Коли розчин цукру кип'ятять, його концентрація безперервно зростає і досягає насичення, тобто такого стану, коли подальше збільшення концентрації призводить до перенасичення та виділення цукру у вигляді кристалів.

У зв'язку з усім вищезазначеним сировиною для приготування карамельного сиропу цукор і патока використовуються як напівфабрикат для виготовлення карамельної маси.

Параметричний аналіз

Параметричний аналіз - це умовні властивості вихідних параметрів і характеристик проектованого об'єкта при відомих структурі об'єкту і числових значеннях параметрів його елементів.

Параметричний аналіз узагальнює результати структурного, функціонального і інформаційного аналізу і виконується з ціллю оцінки ефективності системи управління на основі визначення кількісних значень її показників.

ФСА лінії з виробництва карамелі забезпечує управління та регулювання тиску нагрівальної пари у вакуумному апараті за допомогою манометра та регулятора, який впливає на електричний привід, який управляє клапаном подачі пари. Регулювання вакууму у вакуумному апараті здійснюється шляхом зміни режиму роботи вологоповітряного насоса. Для цього сигнал вакуумметра подається на регулятор, який впливає на електричний привід для подачі холодної води до насоса. Ця система з'єднана з електроприводом таким чином, що вона вимикається при розвантаженні карамельної маси. Таке блокування необхідне, оскільки в процесі розвантаження вакуумний апарат взаємодіє з атмосферою і відбуваються різкі зміни розрідження.

Регулювання рівня здійснюється при зборі карамельного сиропу за допомогою датчиків, передаючи інформацію електронному індикатору рівня, який управляє електроприводом клапана подачі сиропу. Подібним чином регулювання рівня в наповнювальному збірнику, в загартовуючій машині та в збірнику перед насосною машиною організовано вздовж контурів. Температура карамельної маси в охолоджувальній машині стабілізується регулятором прямої дії, який залежно від температури води, що виходить із сорочки машини, впливає на її приплив.

Контроль температури наповнення в загартовуючій машині здійснюється шляхом впливу на витрату гарячої води, що проходить через

сорочку. Датчик температури підключений до позиціонера, який управляє електромагнітним клапаном на потоці води через загартовувальну машину. Подібним чином регулюється температура карамелі в холодильній шафі, в якій розсіл використовується як холодоагент.

Вміст вологи у вареній карамельній масі вимірюється опосередковано за її температурою кипіння. У цьому випадку одночасно

вимірюються два параметри: температура киплячої карамельної маси та вакуум у вакуумному апараті. Вторинне індикаторне та самопишучий пристрій відградування у відсотках вологості карамельної маси.

Контроль температури надходить сиропу та готової карамельної маси здійснюється, відповідно, за допомогою датчиків та, підключених до багатоточкового вторинного індикаторного пристрою.

Контроль температури вхідної та вихідної води в охолоджувальній машині здійснюється за допомогою датчиків температури та відповідно, підключених через перемикач до вторинного пристрою. Контроль температури наповнення на вході в розливну машину забезпечується датчиком, підключеним до вторинного індикаторного пристрою.

1.2 Аналіз збурень

Об'єкт управління - це система, що розглядається як комплекс динамічно пов'язаних елементів. Для розуміння об'єктів управління важливо вивчити взаємозв'язки між їх елементами.

На виробничій лінії з виробництва карамелі забезпечується контроль і регулювання тиску нагрівальної пари у вакуумному аппараті. Потім сигнал вакуумметра надходить на регулятор при вивантаженні карамельної маси, система відключається. Стабілізація температури карамельної маси в охолоджувальній машині здійснюється залежно від температури води.

Об'єкт управління виробництвом карамелі включає: вакуумний апарат із змійовиком, охолоджувальну машину, витяжну машину, загартовувальну машину, насос для вологого повітря, годівницю, шафу для охолодження, насос для сиропу, збір карамельного сиропу.

Рисунок 3.1 - Параметричний аналіз



Таблиця 1- Параметричний аналіз-об'єкту

Назва параметру	Умовне позначення	Межа виміру	Допустима похибка	Роль і значення параметру
Регулюючі параметри
Витрата сиропу	Х1	_	_
Температура нагрівальної пари	Х2	_	_
Регулюємі параметри
Кількість вареної карамелі	Y1	_	_
Температура карамельної маси	Y2	_	_
Контролюємі збурення
Тиск пари нагріву	Z1	_	_
Подача холодної води	Z2	_	_
Не контролюємі збурення
Поломка обладнання	N	--	--	Впливає на хід процесу



2. Розробка системи автоматизації

На етапі розробки автоматизованої системи управління процесами формується ціль управління об'єктом, яка може мати технологічний або економічний характер (збільшення прибутку заводу, зниження собівартості продукції тощо).

Мета: Розробити автоматизовану систему управління процесом виробництва карамелі. Для цього необхідно вибрати набір технічних засобів автоматизації. Створити структурну, електричну та автоматизовану схему. Забезпечити безперебійну роботу всього відділення та отримати однорідну масу карамелі для подальшої переробки в інших відділах.

Основна мета: приготування карамелі з маси, отриманої кип'ятінням карамельного сиропу.

При цьому, беручи до уваги, що цукровий розчин, виготовлений кип'ятінням з карамельним сиропом або інвертованим сиропом до карамельної маси, повинен мати вологість 1,5 ... 4%, з додаванням різних смакових, ароматичних та барвників. А також при цьому температура в процесі кипіння сиропу може коливатися в межах від 100 до 120 ° С, а відсоток сухої речовини - в межах 80-86%.

2.1 Аналіз існуючих рішень

Особливе значення питання виробництва карамелі одержало в даний час, коли є засоби для автоматичного керування на базі мікропроцесорної техніки, які дозволяють реалізувати обчислювальні алгоритми оптимального керування.

Після аналізу всіх існуючих рішень найоптимальнішим із них буде розробка Scada-системи з використанням сучасних засобів вимірювання та регулювання. Це дасть змогу реєструвати всі параметри за допомогою комп'ютера та контролера, а також здійснювати керування процесом на відстані. Розробка цієї системи дозволить зменшити похибку та підвищити якість регулювання.

2.2 Розробка функціональної схеми

2.2.1 Складання структурних блок-схем регулювання

Система технічної підтримки проектування та функціональних підсистем САПР являє собою комплекс технічних засобів, призначених для збору, обробки, передачі та видачі інформації при вирішенні проблем проектування та управління.

Основними характеристиками, які враховуються при виборі CTS, є:

перелік завдань, що вирішуються в САПР,

тип оброблюваної інформації (дискретна, аналогова),

тип виводу інформації (цифровий, графічний),

розподіл процесів проектування та контролювати функції між людиною та комп'ютером (комп'ютером) в системі з урахуванням режиму її роботи,

кількості та типу контрольованих параметрів, необхідної точності отримання вихідних результатів, необхідної швидкості обчислювальної техніки, вимог за обсягом запам'ятовуючих пристроїв.

Нова версія APCS побудована на базі системи управління технологічними процесами Siemens SIMATIC PCS7 Compact, ядром якої є промисловий комп'ютер SIMATIC RI45 з інтегрованим центральним процесорним модулем CPU 416_2DP, виготовленим SlotPLC. Модуль процесора взаємодіє з комп'ютером через шину ISA, а з зовнішніми пристроями через контролер зв'язку через інтерфейс PROFIBUS_DP.

Промисловий комп'ютер з модулем CPU 416_2DP насправді виконує функції контролера, інженерних та операторських станцій. Він встановлюється в диспетчерській і через мережеву карту, а Ethernet підключається до комп'ютера верхнього рівня, який використовується як робоча станція для керівника виробництва, так і як веб-сервер для підключення віддалених користувачів. Повторюючи зображення, що відображається на екрані операторської станції, комп'ютер верхнього рівня служить лише для моніторингу прогресу технологічного процесу і не має функцій управління.

Через інтерфейс PROFIBUS_DP модуль CPU 416_2DP підключається до розподілених станцій вводу-виводу ET200M, встановлених у шафах управління на території виробничого об'єкта (рис. 2.1), а також до розподілених периферійних модулів інших ліній та секцій. Окрім станцій ET200M, всередині шаф є інтерфейсні реле, пристрої залишкового струму (УЗО), перетворювачі частоти, плавні пускачі та інше обладнання (рис. 2.2), з'єднані вихідними сигналами з модулями введення-виведення, та вихідні потужності з терміналами розташована внизу шаф. І вже від клем, проводка проводиться безпосередньо до датчиків і виконавчих механізмів. Можливості переключення системи після оновлення наведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 - Комутаційні можливості систем управління

Тип введення або виводу	сума
Цифровий вхід	160
Цифровий вихід	96
Аналоговий вхід	96 32 + 2 (для тензодатчиків)
Аналоговий вихід	вісім

Рисунок 2.1 - Сигнальна секція шафи управління



Рисунок 2.2 - Силова секція шафи управління

Робоча станція оператора APCS сформована на базі промислового комп'ютера Pentium II / 333 МГц, що працює в операційній системі Microsoft Windows NT Workstation 4.0 із встановленою системою візуалізації Windows Control Center (версія 4.02). Інформація відображається на чотирьох моніторах з діагоналлю 21 дюйм .

Система візуалізації реалізує такі функції:

відображення процесів, що протікають на виробничій лінії (основна мнемосхема та мнемосхеми окремих секцій);

ручне управління пристроями (перемикання режимів управління «ручний / автоматичний» може виконуватися як по секціях, так і для окремого пристрою);

контроль циклів автоматичних режимів;

архівування змінних (тенденції згруповані за розділами);

індикація аварійних та інформаційних повідомлень;

поділ рівнів доступу користувачів;

автоматичне формування та друк звітів.

Зображення на кожному моніторі робочого місця оператора розділено на три частини (рис. 2.3). У верхній частині знаходяться кнопки навігації між часом особистих ліній виробництва, а також лінії для отримання інформації та аварійних повідомлень. У нижній частині розташовані кнопки управління оболонкою (контроль доступу, журнали тривог, переміщення по ієрархії мнемотехніки тощо). У середині екрану відображається мнемосхема вибраної лінії. Міміки будуть обрані незалежно для кожного монітора.

Рисунок 2.3 - Основна мнемосхема лінії

Сірим кольором відображені неактивні пристрої, зеленим - працюючі, червоним - аварійні. Рівні заповнення баків відображаються в графічному вигляді, в доповненні до чисельних значень.

В результаті модернізації, система управління обладнання було замінено більш ефективними і надійними пристроями SIMATIC S7 серії . Це значно розширило як перемикання, так і функціонування особливостей системи, завдяки чому вона через PROFIBUS_DP і модулі розподіленої периферії були додатково підключені за допомогою підключення датчиків і виконавчого пристрою ще три лінії з двох додаткових сфер підприємства.

Крім того, переміщення модуля CPU (найбільш критичний вузол в системі) виробничого власного приміщення оператора зробило більш сприятливим умови для його роботи і використовує внутрішню комп'ютерну шину для зв'язку з контролером, замість зовнішньої шини збільшив потік даних для візуалізації.

Цей проект був одним із перших промислових застосувань системи SIMATIC PCS 7 Compact, призначеної для управління як безперервними технологічними процесами, так і складними складальними установками. Представлена система базується на пристроях серії S7, забезпечує роботу з периферійними пристроями будь-яких виробників, сумісними з інтерфейсом PROFIBUS_DP, і має широкі можливості для розширення.

Використані апаратні рішення дали змогу досягти високої точності вимірювань (до модернізації передозування становила десятки кілограмів на партію) та точної роботи обладнання. Впровадження розширеного способу усунення несправностей скоротило час пошуку причин у два- три рази. Застосування програмного регулятора MMI на високому рівні мов дозволило:

здійснити розробку всього описаного програмного пакету протягом 5 тижнів; автоматизація технічний проектування карамель

спростити всі види роботи з програмним забезпеченням;

довірити обслуговування звичайним інженерам з приладобудування.

В цілому модернізація системи автоматизації дозволила не тільки покращити якість продукції, але і досягти збільшення продуктивності лінії. У той же час можна було звільнити робітників від ряду рутинних та небезпечних операцій.

2.2.2 Складання блок-схем алгоритму регулювання

Сучасні електронні - обчислювальні машини (ЕОМ) здатні сприймати і зберігати інформацію, обчислювати, приймати рішення, видавати кінцеві розв'язки задач і передавати результати користувачеві. Але ЕОМ не в змозі це робити без вказівок людини, кожен її крок має бути підготовлений користувачем.

Для цього необхідно написати програму - послідовність команд, відповідно до яких буде функціонувати ЕОМ. Створення такої програми опирається на алгоритм розв'язку задачі, відповідно до якої створюється послідовність команд, яка в подальшому розміщується в пам'ять і виконується. Під алгоритмом розуміють кінцевий набір правил для виконання деякої процедури, який задовольняє трьом основним вимогам: масовість, детермінованість, результативність.

Кожну задачу можна вирішити по різному. Тому при розробці програми управління технологічним процесом слід розробити такий алгоритм, який матиме якомога менше операцій, а отже простішу структуру. Це дасть змогу підвищити швидкодію та надійність програми. При розробці алгоритму треба вказати всі операції в тій послідовності, в якій буде здійснюватись регулювання. Якщо якась операція буде пропущена то програма буде працювати з помилками або взагалі не запуститься.

Найзручнішим способом, за допомогою якого можна представити алгоритм будь-якої складності є структурна блок-схема. Графічне зображення алгоритму розв'язку задачі у вигляді блок-схеми - важливий етап підготовки задачі до розв'язку на ЕОМ.

Рисунок 2.4 - Блок - схема алгоритму виготовлення

Схема дозволяє адекватно уявити роботу алгоритів та програми, для якої він розроблений. Аналізуючи блок-схему, можна з'ясувати, як різні вхідні дані впливатимуть на кінцевий результат та яким чином буде здійснюватись процес регулювання.

2.2.3 Обґрунтування вибору технічних засобів

До приладів і засобів автоматизації відносять велику групу приладів, за допомогою яких виконують вимірювання, регулювання, контроль і сигналізацію параметрів технологічних процесів. Вони поділяються на вимірювальні та перетворювальні прилади, пристрої управління, виконавчі механізми та регулюючі органи.

Вибір відповідних приладів, пристроїв управління та комп'ютерних технологій має велике значення. Правильний вибір засобів автоматизації забезпечує надійне функціонування всіх елементів систем автоматичного управління та регулювання. Для обміну інформацією ефективно використовувати протоколи та інтерфейси компонентів APCS мережі управління, а також стандартні комунікаційні інтерфейси між мікропроцесорними контролерами, PTC та ПК. Реалізація управлінських завдань для даного виробництва може здійснюватися за допомогою систем управління "Круг", фірми "Прософт" та ін.

Для реалізації управління виробництвом доцільно використовувати комплекс « Круг-2000». ПТК "Круг-2000" включає пакет програм "Круг-2000", будь-який сертифікований контролер (Z-130, TK-301 та ін.). Комплекс "Круг-2000" розроблений для створення сучасних систем управління технологічними процесами на об'єктах з концентрованими та розподільчими параметрами. На базі апаратно-програмного комплексу створені системи, що охоплюють рівні управління підрозділом, групами підрозділів, технологічним підрозділом, цехом, виробництвом та об'єднанням.

Особливості ПТК "Круг-2000" такі :

Всі програмні та апаратні компоненти сертифіковані;

Відповідність стандартним та іншим застосовним нормативним документам, зокрема тим, що прийняті для системи управління технологічними процесами;

Відкритість систем при побудові та внесенні змін;

Підтримка 100% "горячого" резервування станції оператора, контролерів, мереж;

Підтримка міжнародних стандартів мережевих протоколів;

Ремонтопридатність та ефективне обслуговування мережевих протоколів.

Інформаційні функції:

вимірювання, контроль параметрів, виявлення, сигналізація та реєстрація випадків відхилень параметрів від встановлених меж;

ручний введення даних;

формування та доставка оперативних даних;

архівування;

аналіз блокування та спрацьовування захисту;

рішення обчислювальних задач.

Функції управління:

пряме цифрове регулювання процесів з використанням усіх відомих законів автоматичного регулювання;

реалізація схем управління шляхом формування їх з бібліотеки алгоритмів з використанням технологічної мови Круголя;

видача контрольних сигналів контролером зі станції оператора та дискретні дії управління контролеру з клавіатури комп'ютера.

Система забезпечує контроль проходження команд з клавіатури на монітор і контролер.

Допоміжні функції:

тестування та самодіагностика KTS,

реконфігурація системи (переконфігурація програмного забезпечення),

детальна екранна довідка оператора, підтримка єдиного системного часу.

Локальна автоматизація мережі на основі мережі (10 або 100 Мбіт / с) Ethernet - технологія . TCP / IP або UDP / IP використовується як основний протокол для мережевого зв'язку. Одночасно забезпечується програмне «доповнення» протоколу із забезпеченням його адаптації до особливих вимог SRV під час обміну даними, забезпечується можливість 100% «спалення» надмірності мережі.

Програмне забезпечення - у PTC використовуються такі операційні системи:

DOS, 32- бітове розширення (захисний режим) із вбудованим диспетчером завдань PB (мережева версія) - використовується в контролері, операційній станції, інженерній станції, архівувальній станції, лабораторній станції;

QNX або DOS - використовується в контролері;

Windows NT - використовується в їх системі, за винятком контролера.

У всій системі можна одночасно використовувати кілька операційних систем. Конкретний вибір ОС здійснюється з урахуванням продуктивності, надійності, вартості та інших характеристик.

Засіб контрольно-вимірювальних приладів (управління вимірювальними приладами) і регулювання складається з наступного вибраного набору технічних засобів автоматизації:

Для вимірювання та контролю витрати порції на вході до контактної головки це здійснюється за допомогою інтелектуального вихрового витратоміра моделі 8800A;

Для вимірювання та контролю температури використовуються терморезисторні термометри від Metran-204 TSM;

Для вимірювання та контролю рівня в варочному котлі та сепараторі був обраний датчик гідростатичного тиску (рівня) Metran 43 DG;

Для вимірювання тиску пари ми використовуємо датчик Metran 45 Ex-DI (5130).

Перетворювач тиску PC - 28

Датчики тиску серії PC - 28 призначені для безперервного перетворення значення вимірюваного параметра (абсолютного, надлишкового тиску, розрідження, тиску-розрідження, різниці тисків) в уніфікований струмовий сигнал в системах автоматичного управління.

Основні характеристики PC-28:

Межі вимірювання: від -0.1 до 100 МПа;

Мінімальна ширина діапазону 2.5 кПа;

Вихідний сигнал: (4…20 мА) або (0…10 В);

Вибухобезпечне виконання.

2.2.4 Опис функціональної схеми автоматизації

Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є основним технічним документом, що визначає структуру та рівень автоматизації технологічного процесу проектуваного об'єкта; оснащення його пристроями та обладнанням автоматики, включаючи VT та мікроконтролери; організація пунктів контролю та управління.

За обсягом виробленої продукції виробництво карамелі займає одне з перших місць у кондитерській промисловості. Важливим кроком у приготуванні карамелі є зварити карамельний сироп. Розглянутий опис схеми автоматизації виробництва передбачає отримання обробки карамельної цукеркової маси, приготування начинок, різання карамельної маси та її формування, охолодження продуктів.

При автоматизації карамелі необхідно забезпечити підтримку необхідних параметрів процесу випаровування вологи сиропу у вакуумному апараті, охолоджування карамельної маси перед тягнульною машиною. Крім того, необхідно передбачити регулювання рівня продукції в різних збірниках.



Рисунок 2.5 - Схема автоматизації карамельного виробництва

Схема автоматизації виробництва карамелі передбачає управління та регулювання тиску нагрівальної пари у вакуумному апараті за допомогою манометра та регулятора, що діє на електричний привід, який управляє клапаном подачі пари. Вакуум у вакуумному апараті контролюється зміною режиму роботи насоса для вологого повітря. Для цього сигнал від вакуумметра надходить на регулятор, який діє на електричний привід для подачі холодної води до насоса вологого повітря. Ця система блокується з електроприводом таким чином, що вона вимикається при вивантаженні карамельної маси. Таке блокування необхідно, тому, що в процесі розвантаження вакуумного пристрою, підключеного до атмосфери, і є різкі зміни в вакуумі.

Контроль рівня здійснюється при зборі карамельного сиропу за допомогою датчиків, передаючи інформацію на електронний індикатор рівня, який управляє електроприводом клапана подачі сиропу. Точно так же організовані рівні регулювання в заповненні колекції в закалочній машини і збору підкаточної машини відповідно уздовж контурів.

Температура карамельної маси в охолоджувальній машині стабілізується регулятором 15 прямої дії , який залежно від температури води, що виходить із сорочки машини, впливає на її приплив. Температура наповнення в загартовуючій машині регулюється шляхом впливу на витрату гарячої води, що проходить через сорочку. Датчик температури підключений до позиціонера, який управляє електромагнітним клапаном на потоці води через загартовувальну машину. Подібним чином регулюється температура карамелі в холодильній шафі, в якій розсіл використовується як холодоагент.

Для автоматичного регулювання швидкості потоку начинки, яка подається в машину подачі, електромагнітний витратомір з регулятором, чинним на електричному приводі передбачений, що змінює положення регулюючого органу на обвідному трубопроводі.

Вміст вологи у вареній карамельній масі вимірюється опосередковано за її температурою кипіння. У цьому випадку одночасно вимірюються два параметри: температура киплячої карамельної маси за допомогою датчика та вакуум у вакуумному апараті. Вторинне індикаторне та самозвукове пристрій калібрується у відсотках від вмісту вологи в карамельній масі.

Контроль температури сиропу та готової карамельної маси здійснюється відповідно за допомогою датчиків, підключених до багатоточкового вторинного індикаторного пристрою.

Контроль температури на вході і виході води в холодильної машини здійснюється з допомогою температурних датчиків 16а і 17а, відповідно, підключеного через перемикач 16b на вторинний 16c пристрою. Регулювання температури наповнення на вході в машину для подачі забезпечується датчиком.

Автоматизації схема для виробництва карамелі забезпечує автоматичний і ручний запуск електродвигунів машин і пристроїв лінії. Для цього кнопки та клавіші для вибору режиму встановлюються на місці та на панелі управління.

2.3 Розробка та опис принципової схеми

Отримані принципово електричні схеми (ПЕС) відображають принципи роботи систем управління, сигналізації, вимірювання, регулювання та взаємодії між окремими елементами, а також методи силового вимірювання та автоматизації.

Основним вихідним матеріалом для розробки ПЕС є схема автоматизації. Проектування ПЕС базується на загальних принципах раціональної побудови електричних ланцюгів, що забезпечує високу надійність, простоту та економічну ефективність, точність дії в аварійних режимах, зручність експлуатаційної роботи та експлуатації.

При автоматизації технологічного процесу виробництва карамелі необхідно повідомляти експлуатаційний персонал про стан підконтрольних об'єктів, про відхилення контрольованих параметрів від заданих значень, про рішення, що приймаються у віддалених точках управління технологічним процесом. Операції сповіщення реалізуються за допомогою світлової та звукової сигналізації. Сигналізатор може повідомляти про положення технологічного обладнання - проміжних колекторів, змішувача, змішувача, відпуску машини тощо; технологічні параметри - температура, тиск, рівень тощо. Крім того, сигналізація може бути командною: за її допомогою обслуговуючий персонал може передавати інструкції з одного пункту управління в інший.

У нашому випадку, розробляючи базову електричну схему для сигналізації технологічного процесу виробництва карамелі, розглянемо роботу ланцюга сигналізації з повторенням звукового сигналу, тобто схеми, яка подає звукові та світлові сигнали, коли будь-який з контактів процесу закриті, незалежно від стану інших процесних контактів.

При замиканні, наприклад, обробки контакту P2 через контакт розмикання реле K3 і діода VD 3, спрацює загальне центральне реле сигналізації K 1 , яке самоблокується через свій замикаючий контакт і кнопку SB 2 , звуковий сигнал HA1 буде увімкнеться і проміжні реле K2, K3 будуть живитись . В результаті він спрацьовує і самоблокується через замикаючий контакт реле K3 , комутаційні контакти якого від'єднують сигнальну лампу HL 2 від контрольної шини сигналу і підключають її до силової шини, а також контакт розмикання реле K3 розриває ланцюг комутації реле К1 через контакт процесу Р2 . При натисканні кнопки SB 2 реле K1 знеструмлюється, а звуковий сигнал вимикається. Сигнальна лампа HL 2 залишається ввімкненою, поки контакт P2 не розімкнеться .

Діоди в ланцюзі призначені для запобігання помилкових спрацьовувань реле проміжної ланцюга. Діоди В.Д. 1 і В.Д. - не допускають під клавішами реле К2 , якщо замкнуті контакти інших пристроїв (наприклад, контакт Р2 , коли контакт розімкнений Р1 ), в іншому випадку буде забезпечуватися помилковий сигнал, тобто HL лампи 1 будуть також включити на . Призначення решти діодів однакове. Перевірка працездатності світлових і звукових сигналів здійснюється за допомогою кнопки тестування SB 1.



3. Розрахунок системи автоматизації

Розрахунок похибки вимірювального каналу.

Вимірювальний канал складається з послідовного сполучення приладів:

Датчик тиску РС - 28

Мікропроцесорний контролер ОВЕН - 160

Рисунок 5 - Структурна схема вимірювального каналу

Оцінка середньоквадратичних відхилень (СКВ) похибки вимірювального каналу, що допускається, з урахуванням приладів, що входять в склад вимірювальний канал.

Середньоквадратичні відхилення похибок компонентів вимірювального каналу, для нормального закону розподілу випадкових складових похибки в % від нормуючого значення визначається по формулі 1:

- середньоквадратичні відхилення похибок компонентів вимірювального каналу;

Yi - межі основної приведеної похибки відповідного приладу;

N - кількість приладів;

Межі основної приведеної похибки приладів які входять у склад вимірювального каналу, приведені в документації і вказівках по експлуатації на відповідні прилади:

Датчик тиску РС - 28

Мікропроцесорний контролер ОВЕН - 160



Висновки

У цьому курсовому проекті проводиться поглиблений аналіз автоматизованого процесу заводу з виробництва карамелі. Виробництво карамелі - одне з перших у кондитерській промисловості. Важливим кроком у приготуванні карамелі є зварити карамельний сироп. При автоматизації лінії виробництва карамелі необхідно підтримувати необхідні параметри процесів випаровування вологи з сиропу у вакуумному апараті, охолодження карамельної маси перед витяжною машиною та нагрівання наповнення в загартовуючій машині. Тому тут дуже важливо відстежувати весь процес в цілому. Будь-яка помилка може призвести до неякісної продукції.

Цей проект допоміг проаналізувати автоматизовану систему у виробництві. Зрозуміти важливість і суть автоматизованої системи. Цей курсовий проект може бути використаний як початковий етап випускного проекту.

Основна частина цієї роботи подана: завдання для проектування курсу, короткий опис технологічного процесу; опис структурної схеми, де здійснюється опис структури управління та виробництва карамелі. А також аналіз технологічного процесу як об'єкта управління, в якому враховуються сигнали управління; вибір набору технічних засобів автоматизації; опис схеми автоматизації та принципової схеми; специфікація використовуваних технічних засобів автоматизації.

Графічна частина проекту складається з трьох аркушів формату А1 і містить:

ДОДАТОК А. Структурна схема комплексу технічних засобів.

ДОДАТОК Б. Схема автоматизації виробництва карамелі.

ДОДАТОК В. Основна електрична схема.



Список використаної літератури

1. Каминский М.Л. Монтаж приборов и систем автоматизации.-М.: Высшая школа.1988.

2. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Справочное пособие.-М.: Энергоатомиздат

3. Желібо Є.П., Заверуха Н.М., Зацарний В.В. Безпека життєдіяльності. 4-е вид. - К.: «Каравела», 2003.

4. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемо техніка: теорія і практикум. За ред. А.Г. Соскова. - К.: «Каравела», 2003.

5. Л. І. Сєлєвцов, А. Л. Сєлєвцов. Автоматизація технологічних процесів. 3-е вид. - К.: «Академия», 2014.

6. Технология производства сахарных кондитерских изделий / Cкобельская З.Г., Горячева Г.Н. - М.: ИРПО, 2002г. - 416 с

7. Теоретические основы пищевых технологий. Справочник для специалистов / Панфилов В. А. - М.: Колос, 2009г. - 608 с

8. Основи охорони праці / Купчик М.П., Гандзюк М.П. та ін., - К.: Основа, 2000. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru