Модернизация системы автоматизированного управления раз-ливом минеральной воды с использованием энергоэффективных решений

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 4
1. Автоматизация управления розливом минеральной
воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Технические и программные средства управления
технологическими процессами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3. Выбор критериев качества управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4. Условия устойчивости управления для систем с ПИ
регуляторами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5. Расчет динамических характеристик системы
управления температурой минеральной воды в охладителе . . . . . . . . . . . . 55
6. Безопасность и экологичность проек-та…………………………..….63
7. Экономический рас-чет………………………………………....….…79
8. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9. Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Весь текст будет доступен после покупки

Производство безалкогольных напитков связано с периодическими и непрерывными процессами. Наличие периодических процессов ограничи-вает производительность оборудования, затрудняет их управление. Разра-ботка и внедрение непрерывных процессов производства является акту-альной задачей.
Развитие автоматизации производства безалкогольных напитков ве-дется по двум направлениям: по пути автоматизации периодических про-цессов с максимальным использованием средств контроля и регулирова-ния качественных показателей и по пути усовершенствования управления непрерывными процессами и создания комплексных АСУ. Все периодиче-ские и непрерывные процессы имеют в основном последовательную струк-туру. С точки зрения динамических свойств управляемых процессов отде-ления приготовления безалкогольных напитков характеризуются относи-тельно малой инерционностью, различной продолжительностью пребыва-ния среды в отдельных аппаратах (от 1 мин. в фильтре-прессе линии про-изводства газированных напитков до 60 мин в варочной колонне линии приготовления купажного сиропа), которая существенно меньше, чем в кондитерском производстве (например, продолжительность пребывания шоколадных масс в коншмашине может достигать 3 суток).
Автоматизация управления является одним из основных направле-ний повышения эффективности производства.
Одним из направлений повышения эффективности энергетиче-ского производства является внедрение вычислительной техники в системах управления. Широкое внедрение АСУ – это объективная необходимость, обусловленная усложнением задач управления, повыше-нием объёмов информации, которые необходимо перерабатывать в систе-мах управления.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ РОЗЛИВОМ
МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ

Схема управления розливом минеральной воды может быть реали-зована с помощью АСУТП в режиме «Советчика» построенной согласно схеме, представленной на рис.

АСУТП розлива минеральной воды представляет собой РСУ малого масштаба, состоящую из подсистем сбора и отображения информации, ав-томатического регулирования, дискретно-логического управления, проти-воаварийных защит и блокировок.
Объект управления включает: оросительный холодильник 1, уста-новку для обеззараживания 2, резервуары 3, фильтр-пресс 4, охладитель 5, бачок 6, сатуратор 7.
Основные компоненты системы: контроллеры РК-131/300* со 100%-м резервированием — 3, АРМы оператора-технолога, начальника отделе-ния и лаборатории на базе ЭВМ (Pentium промышленного исполнения) и 20" мониторов с повышенной зашитой от электромагнитных воздействий; сетевые средства—10 Мбит Ethernet-технологии со 100%-м резервирова-нием; станция архивирования в комплекте со сменными магнитооптиче-скими дисководами; сервер БД РВ; принтеры; пакеты программ iFIX; кон-структивы — 19" шкаф (RITTAL).
Информационная мощность АСУТП составляет: число входных и выходных сигналов — 14/14, т. е. 28. Из них контролируемых аналоговых (уровень, температура, давление) — 11; контролируемых дискретных (с учетом запорной арматуры) — 6; дискретных управляющих — 3; конту-ров регулирования — 3; запорной арматуры — 3; противоаварийных за-щит и блокировок (100%-е резервирование) — 22, из них: аналоговых па-раметров — 11; входных дискретных — к, выходных дискретных— 7. Си-стема управления реализована с «горячим» резервированием в трех ком-плектах.
Динамика работы АСУТП
Максимальный период опроса датчиков на контроллере: дискретный вход — 100 мкс, аналоговый вход — 1 мс; максимальное время реакции на аварийные сигналы: при обработке в цепях аварийной защиты на уровне контроллера — 20 100 мс, при передаче к пультам оператора — 200 мс; цикл смены данных на пульте операторов при 200 динамических эле-ментах в кадре — 0,2 ч- 1,0 с; цикл смены кадров — 0,2 + 1,5 с; минималь-ное время реакции на команду оператора — 0,2 с; время полного переза-пуска системы после отключения питания — 30 с, контроллеров после от-ключения питания — 20 с.
Информационная мощность контроллера РК-131/300: аналого-вых/дискретных входов/выходов — 60/96, контуров регулирования — 16. Использовано: аналоговых входов/выходов 11/11; дискретных вхо-дов/выходов — 1/12; контуров регулирования — 3.
Время наработки на отказ контроллера — 60 000 ч (в дублирован-ном исполнении — 120 000 ч).
Минеральная вода из артезианской скважины поступает в ороси-тельный холодильник I. Ее температура на выходе из холодильника изме-ряется термосопротивлением ТСМ и АЦП (ADAM-5017**) или модулем (ADAM-5013***) (1-1), нормированный сигнал которого поступает на отображение и регистрацию (телемонитор и АЦПУ) и канал РК-131 /300 (1-2) с выходом на ЦАП (ADAM-5024) и сигнализацию заданных значений температуры на пультах ПТК и АРМ технолога. В случаях превышения заданной температуры на пультах ПТК и АРМ технолога загораются лам-почки HL1. Охлажденная минеральная вода подается в установку II для обеззараживания ультрафиолетовым излучением бактерицидных ламп, а затем направляется в резервуары III. Контроль верхнего уровня в резер-вуарах осуществляется датчиками (2-1) и (3-1), нормированный сигнал ко-торых посредством АЦП (ADAM-5017) поступает на каналы РК-131/300 (2-2) и (3-2) с выходом на ЦАП (ADAM-5024) и сигнальные лампочки HL2 и HL3, смонтированные на пультах ПТК и АРМ технолога.
Установка для обеззараживания воды укомплектована специальными средствами сигнализации и управления на пультах ПТК и АРМ технолога, позволяющими осуществлять включение и контроль работы бактерицид-ных ламп. Минеральная вода из резервуаров III подается на механическую очистку на фильтр-пресс IV. Контроль за работой фильтра-пресса осу-ществляется по перепаду давления на дифманометре (6-1), расположенном по месту, нормированный сигнал которого посредством АЦП (ADAM-5017) поступает на регистрацию на АЦПУ пульта ПТК и АРМ технолога (6-2). Затем минеральная вода вновь охлаждается в охладителе V.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М. М. Благовещенская, Л. А. Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Издательство: Высшая школа. 2013.
2. Petrov S.M., Podgornova N.M. Estimates of the thickness of hydrody-namic and diffusive boundary layers on sucrose crystals under low-frequency mechanical vibrations. International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2016. – № 3.- С.4.
3. Petrov, S.M., Podgornova, N.M., Petrov, K.S., Ryazhskih, V.I., 2019. Modeling of aerosol coating of sugar crystals based on study of physical and chemical properties of stevioside solutions. Journal of Food Engineering (255C): 61–68.
4. Petrov, S.M., Zagorulko, Y.A., 2005. Impedancemetric control of sugar massecuite boiling. International Sugar Journal 107 (1284): 693–699.
5. Гончаров А.В. Теория автоматического управления/ Рабочая про-грамма для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автома-тизация технологических процессов и производств», М.: МГУТУ, 2018. – 36с
6. Гончаров А.В., Попович А.Э. Лабораторный комплекс нейросетево-го управления/ учебное пособие для студентов направления подго-товки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и про-изводств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 72 с.
7. Гончаров А.В., Попович А.Э., Будник А.А. Методы адаптивного и робастного управления технологическими процессами/ учебное по-собие для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автомати-зация технологических процессов и производств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 257 с.
8. Белоусова М.Н., Белоусов В.А. Автоматизация механизмов плани-рования и прогнозирования финансово-хозяйственной деятельности аграрных предприятий / новые информационные технологии в обра-зовании и науке. Материалы краевой научно-практической конфе-ренции. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аг-рарно-технологический университет имени академика Д.Н. Пряниш-никова». 2017. С. 8-11.

Весь текст будет доступен после покупки