Автоматизация управления подготовкой солода

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 5
1.1 Применяемые технические решения в технологии подготовки солода 5
1.2 Исследование технологического объекта автоматизации 46
1.3 Характеристика технологического процесса 48
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 51
2.1 Анализ статических свойств объекта 52
2.2 Анализ динамических свойств объекта 56
2.3 Определение передаточных функций объекта управления 58
3. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА РАЗРАБОТКУ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 65
3.1 Общие положения 65
3.2 Анализ существующей автоматизированной системы управления 69
3.3 Расчет оптимальных настроек ПИ-регулятора внешнего контура 71
3.4 Моделирование и анализ переходного процесса в системе 73
3.5 Определение параметров настройки цифровой каскадной системы автоматического управления 76
3.6 Разработка проектной документации на АСУ 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
ПРИЛОЖЕНИЕ А 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 93
ПРИЛОЖЕНИЕ В 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 96

Весь текст будет доступен после покупки

Производство пивоваренного солода является одним из ключевых этапов в пивоваренной промышленности, напрямую влияющим на качество конечного продукта. Технологический процесс подготовки солода включает в себя такие стадии, как замачивание, проращивание и досушка зерна, каждая из которых требует строгого соблюдения параметров температуры, влажности и аэрации. В условиях современного производства всё большее значение приобретает автоматизация данных процессов, что позволяет повысить стабильность качества солода, сократить энергозатраты и минимизировать влияние человеческого фактора.
Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности и надежности управления технологическими процессами на предприятиях солодовенного производства. Существующие в ряде случаев устаревшие или недостаточно адаптированные системы управления не обеспечивают требуемой точности поддержания технологических параметров, что снижает рентабельность и конкурентоспособность выпускаемой продукции.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления (АСУ) процессом подготовки солода, обеспечивающей оптимальные условия проращивания зерна и повышающей общую эффективность технологического цикла.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:
– проанализировать существующие технические решения и особенности технологического процесса подготовки солода;
– провести исследование объекта автоматизации, включая анализ его статических и динамических характеристик;
– определить передаточные функции объекта управления;
– сформировать техническое задание на разработку АСУ;
– рассчитать оптимальные настройки ПИ-регулятора внешнего контура и определить параметры цифровой каскадной системы автоматического управления;
– выполнить моделирование переходных процессов и разработать проектную документацию на АСУ.
Объектом исследования выступает технологический процесс подготовки солода, а субъектом – автоматизированная система управления этим процессом.
В работе применялись следующие методы исследования: анализ научно-технической литературы, системный подход, математическое моделирование, методы теории автоматического управления, а также инженерные методы проектирования автоматизированных систем.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности внедрения разработанной автоматизированной системы управления на действующих солодовенных предприятиях, что позволит повысить стабильность технологического процесса, снизить затраты ресурсов и обеспечить выпуск солода с заданными качественными характеристиками.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРО ВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
1.1 Применяемые технические решения в технологии подготовки солода
Пивоваренные и солодовенные производства обязаны поддерживать значительные запасы ячменя, достаточные для непрерывной работы в течение 4–6 месяцев и дольше. Такой подход обеспечивает не только стабильность технологического цикла, но и возможность гибко адаптировать процесс переработки с учётом индивидуальных характеристик сырья, что напрямую влияет на выпуск продукции высокого качества.
Схема приемки, очистки и сортировки ячменя представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема приемки, очистки и сортирования ячменя:
1 - автомобилеразгрузчик; 2 - вагон; 3, 11, 14 - нория; 4, 13 - ленточный конвейер; 5, 10, 18, 19, 20 - бункер; 6 - автоматические весы; 7 - зерносушилка; 8 - магнитный сепаратор; 9, 15 - воздушно-ситовой сепаратор; 12 - силос; 16 - триер; 17 - сортировочная машина
Ячмень относится к насыпным грузам и доставляется на предприятия преимущественно железнодорожным или автомобильным транспортом. При наличии собственных подъездных железнодорожных путей сырьё привозят в вагонах (2). В случае их отсутствия ячмень транспортируют с ближайшей железнодорожной станции автотранспортом. Как железнодорожные, так и автомобильные подъездные пути должны обеспечивать прямой доступ к крытому помещению, защищённому от атмосферных осадков.
Поступившее зерно проходит взвешивание – на вагонных или автомобильных весах – и далее выгружается: из вагонов – с помощью механической лопаты или вагоноразгрузчика, из автомобилей – с использованием автомобилеразгрузчика (1). После взвешивания ячмень направляется в приёмный бункер, откуда транспортируется на очистку с помощью ленточных транспортёров (4), шнеков, пневмотранспорта или нории (3). Выбор конкретного вида транспортировки определяется степенью механизации производства и компоновкой складских и производственных зон.
Нория, или ковшовый элеватор, предназначена для вертикального подъёма зерна. Скорость движения ленты составляет 1–3 м/с. Производительность нории зависит от скорости движения ленты, ёмкости ковшей и расстояния между ними.
Ленточный транспортёр применяется для горизонтального перемещения зерна или подачи его под углом до 30° на расстояние, соответствующее длине ленты. Скорость движения ленты – 2,5–3,5 м/с. Одновременно с транспортировкой зерно проветривается, охлаждается и в сухую погоду частично подсушивается. Производительность определяется шириной ленты, высотой слоя зерна и скоростью её движения. Существенным недостатком является пылеобразование в рабочем помещении.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ 24.104–2023. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие требования. – Введ. 2024-07-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 24 с.
2) ГОСТ Р 57932–2017. Солод пивоваренный. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2017. – 16 с.
3) ГОСТ 2.702–2011. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем. – М.: Стандартинформ, 2011. – 40 с.
4) ГОСТ Р 2.105–2019. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.–М.: Стандартинформ, 2019. – 20 с.
5) ГОСТ 21.404–2023. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. – М.: Стандартинформ, 2023. – 36 с.
6) Иванов, А. А. Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности: учеб. пособие / А. А. Иванов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2023. – 256 с.
7) Колосов, О. С. (ред.). Технические средства автоматизации: учебник / под ред. О. С. Колосова. – М.: Юрайт, 2022. – 312 с. – (Бакалавр. Академический курс).
8) Тетеревков, И. В. Надёжность систем автоматизации: учеб. пособие / И. В. Тетеревков. – 2-е изд. – М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. – 384 с.
9) Пантелеев, В. Н. Основы автоматизации производства: учеб. пособие / В. Н. Пантелеев. – М.: Инфра-Инженерия, 2021. – 224 с.
10) Клюев, С. А. и др. Системы автоматического управления: учебник / С. А. Клюев [и др.]. – СПб.: Лань, 2024. – 400 с.
11) Бесекерский, В. А., Попов, Е. П. Теория систем автоматического управления. – 8-е изд., стер. – СПб.: Профессия, 2021. – 752 с.

Весь текст будет доступен после покупки