Модернизация системы управления процессом отливки и глазирования конфет

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 12
ОТЛИВКИ И ГЛАЗИРОВАНИЯ КОНФЕТ 12
1.1 Динамика работы АСУТП 14
1.2. Технические и программные средства управления технологическими процессами 26
1.3 Применение SCADA-системы Genesis 32 35
2. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ 49
2.1 Выбор критериев качества управления 49
2.2. Расчет устойчивости для систем с ПИ регуляторами 56
2.3 Расчет динамических характеристик системы управления температурой 63
3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 70
3.1 Характеристика условий эксплуатации системы адаптивног управления процессом отливки и глазирования конфет. 70
3.2 Рекомендации по пожаробезопасной эксплуатации оборудования. 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫХ ИСТОЧНИКОВ 83

Весь текст будет доступен после покупки

Технология производства отливных глазированных конфет в поточной линии предусматривает процессы варки, отливки и глазирования.
Система управления процессом производства отливных глазированных конфет может быть реализована с помощью АСУТП (супервизорный режим) согласно схеме:

Рисунок 1 - Система управления процессом производства отливных глазированных конфет
с использованием ПТК, локальных и сетевых контроллеров, средств отображения и управления ТП, а также АРМ операторов и лаборатории.
Здесь состав модулей:
1 - преобразователи (датчики) технологических параметров;
2 - электропневматические исполнительные устройства, пусковая электроаппаратура;
3 - локальные устройства управления ТП;
4 - микропроцессорные локальные контроллеры;
5 - микропроцессорные сетевые контроллеры;
6 - пульт управления оператора;
7 - сервер БД РВ;
8 - программно-технический комплекс (ПТК);
9 - управляющая ЭВМ отечественного или зарубежного производства;
10 - АРМ оператора (технолога, инженера, химика-аналитика и т. п.).
Современные системы управления отделениями и подразделениями пищевых предприятий большой и средней мощности в основном имеют два иерархических уровня.
Реализацию АСУП производства кондитерских изделий можно осуществить посредством следующих вариантов АСУТП отделений и подразделений:
Первый уровень объединяет: измерительные преобразователи (датчики), сигнализаторы достижения параметров, средства управления исполнительными устройствами и пусковой аппаратурой с контроллерами. Технически перспективной является связь интеллектуальных датчиков и ИМ с контроллерами или ПТК посредством цифровой полевой шины Fieldbus HI. Для соединения контроллеров с приборами разных фирм целесообразно применение типового протокола — HART-протокол, который сообщает оператору о неисправностях полевой сети, приборов и контроллеров. Локальные пульты управления технологическим процессом и технологическим оборудованием в большинстве своем расположены по месту объекта управления.
Выбор аппаратуры обычно осуществляется с учетом следующих критериев:
— соответствия технических характеристик требованиям ТЗ;
— наличия необходимой сертификационной документации;
— стоимости технических средств.
На первом уровне АСУТП выполняет следующие функции:
• сбор информации от преобразователей (датчиков) о состоянии объекта и технологического оборудования.
При наличии локальных контроллеров осуществляются:
• первичная обработка информации (фильтрация, линеаризация и масштабирование) входных аналоговых сигналов;
• формирование управляющих воздействий для управления исполнительными устройствами системы;
• передача информации на второй уровень СА объекта.
Технические решения по второму уровню управления могут иметь несколько вариантов. В нашем случае модуль предусматривает на втором уровне управления использование программно-технического комплекса (ПТК), сервера БД на базе (Pentium), АРМ оператора-техно- лога и АРМ химика-аналитика на базе (IBM РС) для контроля и управления ТП.
Этот модуль АСУТП применяют для управления сложными технологическими процессами производства многих пищевых производств.
АСУТП второго уровня при использовании данного модуля выполняет следующие функции:

Весь текст будет доступен после покупки

Технологическая схема процессов отливки и глазирования конфет в по-точной линии приведена на рисунке 2. Конфетная масса из темперирующей машины подается насосом на отливочную машину. Корпуса конфет из уста-новки ускоренной выстойки, где они обдуваются холодным воздухом, посту-пают в глазирующую машину, затем в охлаждающий шкаф, хладагентом в котором является рассол, и далее готовые конфеты направляются на завертку и упаковку.
Основной задачей автоматизации этих процессов является стабилизация температурных режимов, уровня в отливочной машине и управление пуском и остановом электродвигателей.
Уровень конфетной массы в отливочной машине измеряется датчиком 2а, подключенным к сигнализатору уровня 2б воздействующему на электро-привод 2в насоса подачи конфетной массы.
Автоматическое регулирование температуры холодного воздуха, посту-пающего в установку выстойки корпусов конфет, осуществляется показыва-ющим и самопишущим мостом 9б с позиционным регулятором, управляю-щим электромагнитным клапаном 9в на линии подачи рассола в воздухоохла-дитель.
Аналогичным образом обеспечивается автоматическое регулирование температуры воздуха в охладительном шкафу. В контур регулирования вхо-дят приборы 14а, 14б, 14в.
Схемой автоматизации предусмотрен контроль температуры в отливоч-ной машине с помощью датчика 3а, соединенного со вторичным показываю-щим прибором 3б, и в установке ускоренной выстойки корпусов конфет дат-чиками 6а…8а, соединенными через переключатель 6б с вторичным показы-вающим прибором 6в. Температура в глазирующей машине измеряется дат-чиком 12а, соединенным с показывающим вторичным прибором 126.
Схема автоматизации обеспечивает пуск и останов электродвигателей машин и аппаратов. Для перехода с автоматического управления на ручное установлены ключи выбора режима.
Основной задачей управления этими процессами является стабилизация температурных режимов, уровня в отливочной машине и управление элек-тродвигателями.
Объект управления включает: установку ускоренной выстойки , отли-вочную машину , воздухоотделитель , глазировочную машину , охлаждаю-щий шкаф .
Основные компоненты системы: контроллеры КР-300* со 100%-м резервированием — 3; АРМы оператора-технолога, начальника отделения и лаборатории на базе ЭВМ (Pentium промышленного исполнения) и 20" мони-торов с повышенной защитой от электромагнитных воздействий; сетевые средства — 10 Мбит Ethernet-технологии со 100%-м резервированием; стан-ция архивирования в комплекте со сменными магнитооптическими дисково-дами; сервер БД; принтеры; пакеты программ Genesis 32; конструктивы 19" шкаф (R1TTAL).
Информационная мощность АСУТП составляет входных и выходных сигналов — 16/16, т. е. 32. Из них контролируемых аналоговых (уровень, температура) — 7; контролируемых дискретных (с учетом запорной армату-ры) — 7; дискретных управляющих — 6; контуров регулирования — 3; за-порной арматуры — 3; противоаварийных защит и блокировок (100%-е ре-зервирование) — 32, из них: аналоговых параметров — 7; входных дискрет-ных — 9; выходных дискретных. Система управления реализована с «горя-чим» резервированием в трех комплектах.
1.1 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 кон-троллера — 20 100 мс, при передаче к пультам оператора — 200 мс; цикл смены данных на пульте операторов при 200 динамических элементах в кадре — 0,2 + 1,0 с; цикл смены кадров — 0,2 + 1,5 с; минимальное время реакции на команду оператора — 0,2 с; время полного перезапуска системы после от-ключения питания — 30 с, контроллеров после отключения питания — 20 с.
Информационная мощность контроллера КР-300: аналоговых/дискретных входов/выходов — 190/304, контуров регулирования — 32. Использовано: аналоговых входов/выходов — 7/7; дискретных входов/выходов — 9/9; кон-туров регулирования — 3.
Время наработки на отказ контроллера — 60 000 ч (в дублированном исполнении — 120 000 ч.
Уровень конфетной массы в отливочной машине измеряется емкостным уровнемером (7-7), нормированный сигнал которого поступает на АЦП (ADAM-5017) и далее — на регулирующий ка нал КР-300, воздействующего на ЦАП (ADAM-5024) и на электропривод (1-7) насоса подачи конфетной массы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Petrov S.M., Podgornova N.M. Estimates of the thickness of hydrodynamic and diffusive boundary layers on sucrose crystals under low-frequency mechanical vibrations. International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2016. – № 3.- С.4.
2. 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.
3. Petrov, S.M., Zagorulko, Y.A., 2005. Impedancemetric control of sugar massecuite boiling. International Sugar Journal 107 (1284): 693–699.
4. Гончаров А.В. Теория автоматического управления/ Рабочая программа для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств», М.: МГУТУ, 2018. – 36с
5. 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.
6. 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.
7. Белоусова М.Н., Белоусов В.А. Автоматизация механизмов планирования и прогнозирования финансово-хозяйственной деятельности аграрных предприятий / новые информационные технологии в образовании и науке. Материалы краевой научно-практической конференции. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». 2017. С. 8-11.
8. Белоусова М.Н., Дашков А.А. Применение нечеткого моделирования при оценке кризисного состояния предприятий /Вестник Университета (Государственный университет управления). 2019. № 3. С. 66-71.
9. Белоусова М.Н., Белоусов В.А. Система искусственного интеллекта для поддержки принятия решений при оценке компетенций работников предприятия / шаг в будущее: искусственный интеллект и цифровая экономика. революция в управлении: новая цифровая экономика или новый мир машин Материалы II Международного научного форума. 2018. С. 41-46.

Весь текст будет доступен после покупки