Проектирование автоматизированной системы управления линией розлива минеральной воды

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД 5
1.1 Определение и характеристика минеральных вод 5
1.2 Промышленные минеральные воды: понятие и современные направления их использования 12
1.3 Современное состояние производства минеральных вод 24
2. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 34
2.1 Анализ текущего состояния участка подготовки минеральной воды к розливу 34
2.2 Общие требования технического задания 40
2.3 Техническое задание на проектирование автоматизированной системы 43
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 45
3.1 Разработка и описание схемы автоматизации технологического процесса 45
3.2 Подбор и обоснование выбора средств автоматизации 47
3.3 Оценка надёжности системы на этапе проектирования 69
3.4 Обеспечение метрологической точности и контроля 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 91
ПРИЛОЖЕНИЕ А 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105
ПРИЛОЖЕНИЕ В 106
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 108

Весь текст будет доступен после покупки

Современное производство минеральной воды характеризуется высокими требованиями к качеству продукции, санитарно-гигиенической безопасности, точности дозирования и стабильности технологических параметров. В условиях растущего потребительского спроса и ужесточения нормативных требований к пищевой промышленности особую актуальность приобретает автоматизация ключевых этапов производства, в частности – линии розлива. Ручное или полуавтоматическое управление процессом не обеспечивает необходимой точности, гигиеничности и производительности, а также повышает риски нарушения технологии и потерь продукта. Внедрение современных автоматизированных систем управления (АСУ) позволяет не только повысить эффективность производства, но и гарантировать соответствие выпускаемой продукции установленным стандартам качества и безопасности.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы «Проектирование автоматизированной системы управления линией розлива минеральной воды» обусловлена необходимостью модернизации существующих производственных линий за счёт применения цифровых решений, обеспечивающих стабильность, надёжность и энергоэффективность технологического процесса.
Целью данной работы является проектирование автоматизированной системы управления линией розлива минеральной воды, отвечающей современным требованиям пищевой промышленности и обеспечивающей высокую точность, гигиеничность и производительность процесса.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
– изучить классификацию, свойства и особенности промышленного использования минеральных вод;
– проанализировать текущее состояние участка подготовки и розлива минеральной воды как объекта автоматизации;
– сформировать техническое задание на проектирование АСУ с учётом технологических, санитарных и эксплуатационных требований;
– разработать схему автоматизации технологического процесса розлива;
– обосновать выбор технических средств автоматизации (датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров);
– оценить надёжность проектируемой системы на этапе разработки;
– обеспечить метрологическую точность измерений и контроль критических параметров процесса.
Предметом исследования выступает технологический процесс розлива минеральной воды, а субъектом – автоматизированная система управления данной линией, включающая совокупность аппаратных, программных и метрологических решений.
В работе применялись следующие методы: анализ научно-технической и нормативной документации, системный подход к проектированию АСУ, методы инженерного проектирования, оценки надёжности технических систем, а также методы метрологического обеспечения и формализации технических требований.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности использования разработанной АСУ при реконструкции или строительстве новых линий розлива минеральной воды. Внедрение предложенной системы позволит повысить точность дозирования, снизить потери продукта, обеспечить соответствие санитарным нормам, улучшить условия труда персонала и повысить общую конкурентоспособность предприятия за счёт повышения качества и стабильности выпускаемой продукции.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
1.1 Определение и характеристика минеральных вод
Среди подземных вод выделяют три основные категории: пресные, предназначенные для питьевых и бытовых нужд; минеральные, обладающие оздоровительными свойствами; а также промышленные, применяемые для добычи ценных химических элементов – таких как натрий, хлор, йод, бром и других.
К каждой из этих групп предъявляются специфические требования по качеству, закреплённые в соответствующих государственных стандартах (ГОСТах).
Минеральные воды отличаются повышенной концентрацией растворённых газов, химических элементов и соединений, а также могут обладать радиоактивными свойствами. К этой категории условно относят не только подземные, но и отдельные поверхностные воды – например, морские и воды солёных озёр. Условной границей между пресными и минеральными водами принято считать минерализацию в 1 г/дм?, хотя существуют минеральные воды и с более низкими показателями, если они содержат биологически активные компоненты.
Промышленные минеральные воды представляют собой подземные источники, в которых концентрация отдельных ценных веществ или их соединений достаточна для их промышленной переработки в качестве минерального сырья.
Что же понимается под минеральными лечебными водами?
Согласно определению А.М. Овчинникова, к ним относятся природные воды, способные оказывать терапевтическое воздействие на организм человека. Это действие обусловлено либо высоким содержанием биологически активных компонентов, особенностями ионного или газового состава, либо общим солевым балансом воды. Иными словами, минеральные лечебные воды – это природные воды, обладающие доказанными оздоровительными свойствами.
Уже в начале XIX века первые научные работы установили, что лечебный эффект минеральных вод определяется их химическим составом и температурой. На международном совещании бальнеологов в 1911 году в городе Наугейм (Германия) было предложено считать воду минеральной, если в ней содержится более 1 г/дм? растворённых твёрдых веществ, либо присутствуют ценные фармакологические компоненты (например, углекислый газ), либо её температура превышает 20°С.
Следует отметить, что порог в 1 г/дм? установлен условно и не имеет строгого научного обоснования, тем не менее он широко применяется на практике во многих странах. В.В. Красинцева и коллеги выделяют ключевые факторы, определяющие лечебные качества минеральных вод: – растворённые газы (углекислый газ, сероводород, радон); – микроэлементы (бром, йод, мышьяк и другие); – температура воды.
Г.Н. Невраев и В.В. Иванов определяют лечебные минеральные воды как природные источники, содержащие повышенные концентрации минеральных (реже органических) компонентов и газов и/или обладающие особыми физическими характеристиками (радиоактивность, кислотность среды и др.), что обеспечивает их терапевтическое воздействие, отличное от действия обычной пресной воды.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 8.625-2019 «Государственная система обеспечения единства измерений. Термометры сопротивления платиновые. Общие технические требования и методы испытаний». – Введ. 2020-07-01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 32 с.
2) ГОСТ 12997-2021 «Изделия контрольно-измерительные и автоматизации технологических процессов. Общие технические условия». – Введ. 2022-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 28 с.
3) ГОСТ Р 58893-2020 «Вода питьевая. Общие требования к организации производства бутилированной воды». – Введ. 2021-01-01. – М.: Стандартинформ, 2020. – 16 с.
4) СанПиН 2.1.4.1116-21 «Питьевая вода. Требования к качеству воды, расфасованной в емкости, а также к таре и упаковке». – Утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.12.2021 № 43. – М., 2021. – 34 с.
5) ГОСТ 32244-2022 «Вода минеральная природная питьевая. Технические условия». – Введ. 2023-07-01. – М.: Стандартинформ, 2022. – 24 с.
6) ГОСТ Р 59038-2020 «Системы автоматизации технологические. Термины и определения». – Введ. 2021-07-01. – М.: Стандартинформ, 2020. – 40 с.
7) ГОСТ 27.002-2021 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». – Введ. 2022-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 36 с.
8) Глушков, В. И. Автоматизация технологических процессов пищевых производств: учебное пособие / В. И. Глушков, А. В. Демидов. – М.: ДеЛи принт, 2023. – 312 с. – ISBN 978-5-907518-45-7.
9) Зубчук, В. И. Промышленные контроллеры и системы автоматизации: практикум / В. И. Зубчук, С. В. Савельев. – СПб.: Лань, 2022. – 288 с. – ISBN 978-5-8114-7215-3.

Весь текст будет доступен после покупки