АСУТП пастеризационно-охладительной установки с разработкой системы регулирования участка пастеризации

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 5
1.1 Технологический процесс изготовления питьевого молока 5
1.2 Выявленные недостатки действующего оборудования 7
2 ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 11
2.1 Программируемые логические контроллеры компании «SIEMENS» 16
2.2 Программируемые логические контроллеры компании «OMRON» 23
3. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 32
3.1 Разработка функциональных схем и алгоритма автоматизации 32
3.2 Подбор технических средств автоматизации 47
3.3 Построение математической модели системы 64
3.4 Создание программного обеспечения для системы автоматизации 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87
ПРИЛОЖЕНИЕ А 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 91
ПРИЛОЖЕНИЕ В 92
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 94

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях современного развития пищевой промышленности особое внимание уделяется автоматизации технологических процессов, направленной на обеспечение высокого качества продукции, повышение энергоэффективности и снижение влияния человеческого фактора. Одним из ключевых направлений является производство молочной продукции, где строгий контроль параметров обработки сырья напрямую влияет на безопасность и срок хранения готового продукта. В частности, процесс пастеризации молока требует точного поддержания температуры и времени выдержки, что невозможно обеспечить в полной мере при использовании устаревших или недостаточно гибких систем управления.
Актуальность данной работы обусловлена необходимостью модернизации существующих пастеризационно-охладительных установок за счёт внедрения современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Такие системы позволяют не только стабилизировать параметры пастеризации, но и повысить надёжность оборудования, снизить расход энергоресурсов и минимизировать потери сырья.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка АСУТП для пастеризационно-охладительной установки с проектированием специализированной системы регулирования участка пастеризации.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
– анализ технологического процесса производства питьевого молока и выявление недостатков действующего оборудования;
– сравнительный анализ возможных технических решений на базе программируемых логических контроллеров ведущих производителей;
– разработка функциональных схем автоматизации и алгоритмов управления;
– подбор оптимальных технических средств автоматизации;
– построение математической модели системы регулирования температуры;
– разработка программного обеспечения для реализации предложенной системы управления.
Объектом исследования выступает пастеризационно-охладительная установка как часть технологической линии по производству питьевого молока.
Субъектом исследования является система автоматического регулирования температуры на участке пастеризации данной установки.
В процессе выполнения работы применялись методы системного анализа, теории автоматического управления, математического моделирования, а также принципы проектирования промышленных АСУТП.
Практическая значимость результатов работы заключается в возможности их применения при реконструкции или проектировании новых участков пастеризации на предприятиях молочной промышленности. Разработанная система регулирования способна обеспечить стабильное поддержание заданных технологических параметров, повысить качество выпускаемой продукции и снизить эксплуатационные затраты.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Технологический процесс изготовления питьевого молока
После приемки охлаждённое сырое молоко направляется в промежуточный резервуар 3 (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Графическая схема технологического процесса производства молока питьевого пастеризованного и топленного:
1 - пастеризационная установка: I-секция пастеризации, II,III-секция регенерации, IV-секция охлаждения; 2 танк сырого молока; 3 промежуточный бак; 4насос подачи сырого молока; 5 – молокоочиститель; 6сепаратор; 7-гомогенизатор; 8-деаэратор, 9двухходовой кран, 10-возвратный клапан, 11-выдерживатель.
После заполнения танка до объёма заданной партии молоко насосом 4 направляется в третью секцию регенерации пастеризационной установки 2, где подогревается за счёт встречного потока уже нагретого молока до температуры 34–40 °C. Затем оно проходит очистку в сепараторе-молокоочистителе 5, удаляющем механические примеси. Далее молоко поступает в сепаратор-сливкоотделитель, где разделяется на сливки и нормализованное молоко с установленным для данной партии содержанием жира.
Предварительно очищенное и нормализованное молоко, нагретое до 65–70 °C после прохождения второй секции регенерации пастеризационной установки, подаётся в гомогенизатор 7. Гомогенизация представляет собой интенсивную механическую обработку молока (или сливок), направленную на дробление жировых глобул на более мелкие частицы. Это повышает качество продукта и способствует лучшему усвоению его компонентов человеческим организмом.
В естественном состоянии молоко может содержать до 6 % нежелательных газов, негативно влияющих на органолептические характеристики, срок хранения и термостабильность при тепловой обработке. Для их удаления применяется деаэратор 8. Нагретое молоко поступает в вакуумную камеру через тангенциальный вход, сконструированный так, чтобы поток распределялся по внутренней поверхности камеры тонкой плёнкой – это усиливает выделение растворённых газов. Под действием вакуума молоко мгновенно вскипает; образующиеся пары проходят через встроенный в верхнюю часть камеры конденсатор, где превращаются обратно в жидкость и возвращаются в продукт, тогда как воздух и прочие газы отводятся вакуумным насосом.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 52054-2023. Молоко коровье сырое. Технические условия. – Введ. 2025-01-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 24 с.
2) ГОСТ 5867-2023. Молоко и продукты переработки молока. Методы определения массовой доли жира. – Введ. 2024-07-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 18 с.
3) Соколов В.А. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности: учебник для вузов / В.А. Соколов, А.В. Козлов. – М.: Академия, 2023. – 480 с. – ISBN 978-5-4468-2145-7.
4) Брусиловский Л.П. Цифровая трансформация предприятий молочной промышленности: монография / Л.П. Брусиловский, В.Д. Харитонов, Е.В. Шепелева. – М.: ГУ ВНИМИ, 2022. – 216 с. – ISBN 978-5-907456-12-8.
5) Козлов А.В. Программируемые логические контроллеры в АСУТП пищевых производств: учебное пособие / А.В. Козлов, Д.С. Петров. – СПб.: Лань, 2024. – 320 с. – ISBN 978-5-8114-7891-3.
6) Официальный каталог продукции ОВЕН 2024–2026: Программируемые логические контроллеры и системы автоматизации / ООО «Компания ОВЕН». – Смоленск: ОВЕН, 2024. – 156 с. – Режим доступа: https://owen.ru/catalog (дата обращения: 10.02.2026).
7) Петров Д.С. Энергоэффективные технологии пастеризации в молочной промышленности // Пищевая промышленность. – 2023. – № 8. – С. 45–52.
8) Смирнова И.К. Современные методы ПИД-регулирования в теплообменных процессах пищевых производств // Автоматизация и современные технологии. – 2022. – № 11. – С. 28–35. – DOI: 10.31041/0132-3575-2022-76-11-28-35.
9) Васильев А.Н. Трубчатые пастеризационные установки: конструктивные особенности и перспективы развития // Молочная промышленность. – 2024. – № 3. – С. 18–24.

Весь текст будет доступен после покупки