Модернизация адаптивной системы управления технологическим процессом обжарки кофейных зерен

Введение 5
Глава 1. Описание технологического процесса 12
1.1. Особенности технологического процесса обжарки кофе 12
1.2 Описание технологической схемы автоматизации процессом обжарки кофейных зерен
17
1.3.Особенности управления технологическим процессом обжарки кофейных зерен
24
Глава 2. Выбор технических средств автоматизации 35
2.1. Выбор датчиков для технологического процесса обжарки кофейных зерен
35
2.2. Выбор программируемого логического контроллера(ПЛК) для технологического процесса обжарки кофейных зерен
56
2.3. SCADA-система, выбранная для технологического процесса обжарки кофейных зерен
64
Глава 3. Выбор и обоснование критерия системы управления технологическим процессом обжарки кофейных зерен
68
3.1. Основные понятия систем управления технологическими процессами
68
3.2. Адаптивная система управления процессом обжарки кофейных зерен
74
Глава 4. Критерии устойчивости систем 78
4.1. Критерии устойчивости замкнутой системы по амплитудно-фазовой частотной характеристике (АФЧХ) разомкнутой системы Г. Найквиста

78
4.2.Оценка устойчивости автоматической системы по ее структуре
81
Глава 5. Энергоэффективность технологического процесса обжарки кофейных зерен
84
5.1. Устройство плавного пуска Altistart 84
Глава 6. Расчет показателей технико–экономической эффективности автоматизации технологического процесса обжарки кофейных зерен
88
Глава 7. Охрана труда 94
Заключение 106
Список литературы 108

Весь текст будет доступен после покупки

В России кофе - второй по популярности после чая напиток. Его пьют 83% россиян, в основном - в крупных городах (на долю Москвы и Санкт-Петербурга приходится до 30% всех продаж кофе в России). Так, в Москве потребление кофе в год составляет 8-12 тыс. тонн (т.е. около 1 кг в год), а в среднем по России на душу населения приходится около 0,6 кг. По данным социологических исследований, Россия занимает четвертое место в мире по потреблению кофе на душу населения - 0,6 кг в год после Финляндии (11,8 кг), США (3,9 кг) и Англии (2,4 кг).
История кофе уходит в глубину веков и до сих пор окутана ореолом таинственности. Существует много предположений относительно времени и обстоятельств открытия этого напитка: это и «черная похлебка» спартанцев, и напиток, который Елена во время Троянской войны смешивала с вином, и «сушеные зерна», которые Авигея принесла Давиду, а Вооз – Руфи. Последняя версия возводит историю кофе к Ветхому завету. Но все это – всего лишь предположения и догадки, и человечеству по сей день достоверно неизвестно, кем и когда был открыт кофе.
Одна из самых распространенных легенд рассказывает о пастухе, жившем в южноэфиопской провинции Каффи. Однажды его овцы объели на горных склонах деревья с красными плодами, и пастух заметил, что поведение овец после этого стало беспокойным и они долго не засыпали. Будучи любознательным человеком, пастух сам попробовал эти плоды и вскоре почувствовал прилив бодрости и энергии. Позже монахи в монастырях Эфиопии научились готовить напиток из этих плодов, называли они его «кава». Отвар из кофейных плодов, который они готовили, помогал им снять усталость после продолжительных и утомительных религиозных обрядов.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Особенности технологического процесса обжарки кофе.
Вкус кофе во многом, если не во всем, зависит от того, как обжаривались зерна кофейного дерева. Знатоки утверждают: чтобы передать все богатства вкуса и аромата кофейных зерен в одной чашке, необходимо гармоничное сочетание трех важнейших этапов создания кофе, включающих отбор самых лучших кофейных зерен, выращенных на высокогорных плантациях, индивидуальную обжарку и профессиональное приготовление кофе.
Обжарка кофейных зерен – это сложнейший процесс, в котором отсутствует определенная стандартная технология производства и, следовательно, требуются глубокие практические знания и умения специалистов. Обжаривание каждого зерна до получения максимально яркого вкуса - подлинное искусство, постичь которое можно только с многолетним опытом. Интенсивное тепло в процессе обжарки активизирует сложную химическую реакцию. Кофейное зерно теряет около 20% влаги, а на поверхности зерна начинают выделяться углеводы и эфирные масла, содержащиеся внутри, что и придает кофе яркий аромат и вкус. Если же процесс обжарки продолжить, сахар начинает обугливаться, из-за чего постепенно теряются специфические свойства зерна и проявляется горечь обугленного сахара. При повышении температуры начинается разрушение целого ряда химических веществ, влияющих на вкус кофе, появляется горький привкус, пропадает свойственный каждому сорту кофе ароматический букет. Вкус разных сортов кофе начинает сближаться. Чтобы этого не происходило, необходимы тончайшее чутье специалистов и строгий контроль температуры обжарки.
Оптимальным режимом обжаривания считается температура 200-210°C при продолжительности 13-16 минут. При более длительном обжаривании вместо продукта с хорошим ароматом и интенсивным настоем получается кофе с низким содержанием экстрактивных веществ и высокой потерей массы.
Скорее всего, ценители кофе никогда не придут к единому мнения по поводу того, какой сорт кофе и до какой степени следует обжаривать. Определение оптимальной конечной точки обжарки для наилучшего выполнения последующих технологических операций до сих пор является субъективным. Это обусловлено тем, что какао-бобы из разных мест произрастания (Гана, Кот Д'Ивуар, Малайзия, Бразилия), но одного сорта различны по размеру, содержанию влаги и составу оболочки какао-бобов, в связи, с чем практически невозможно обеспечить идеальные условия обжарки даже одним и тем же типом ростера (машина барабанного или цилиндрического типа, применяемая для обжарки кофе).
Традиционно существуют следующие стандартные уровни обжаривания кофейных зерен.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М. М. Благовещенская, Л. А. Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Издательство: Высшая школа. 2013.
2. Гончаров А.В. Теория автоматического управления/ Рабочая программа для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств», М.: МГУТУ, 2018. – 36с
3. Гончаров А.В., Попович А.Э. Лабораторный комплекс нейросетевого управления/ учебное пособие для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 72 с.
4. Гончаров А.В., Попович А.Э., Будник А.А. Методы адаптивного и робастного управления технологическими процессами/ учебное пособие для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 257 с.
5. Гданский Н.И., Карпов А.В., Бугаенко А.А. Алгоритм динамического расчета оптимальной частоты опроса датчика при определении работы, совершаемой электродвигателем. Химическое и нефтегазовое машиностроение. №5, 2012. – с. 25-27.
6. Гончаров А.В., Солдатов В.В. Применение парадигм интеллектуального управления при решении «открытых задач» автоматизации. – М.: ПРОБЕЛ-2000.
7. Солдатов В.В., Шавров А.В., Герасенков А.А. Технические средства автоматизации. – М.: Изд-во Рос. гос. агр. заоч. ун-та, 2004.
8. Шавров А.В., Солдатов В.В. Многокритериальное управление в условиях статистической неопределенности. - М.: Машиностроение, 2010.
9. Олссон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. – СПб.: Невский диалект, 2011.
10. Пикина Г.А., Верховский А.В. Об одном методе расчёта оптимальных настроек типовых регуляторов // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Сб. науч. тр. – М.: Изд-во МЭИ, 1998.
11. Герасенков А.А. Построение дискретных схем управления электроприводами. – М.: Изд-во Московского государственного агроинженерного университета им. В.П.Горячкина, 1999.
12. Егупов Н.Д., Пупков К.А. (Ред.). Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 1. Методы современной теории автоматического управления. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана 2004.
13. Егупов Н.Д., Пупков К.А. (Ред.). Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 2. Методы современной теории автоматического управления. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана 2004.
14. Егупов Н.Д., Пупков К.А. (Ред.). Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 3. Методы современной теории автоматического управления. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана 2004.
15. В.И. Коробко. Теория управления. Электронный учебник. Разработчик: Юнити-Дана, 2010.

Весь текст будет доступен после покупки