Проектирование автоматизированной системы управления технологическим процессом производства творога

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 5
1.1 Технология изготовления творога и творожных изделий 5
1.2 Краткое описание предприятия 39
1.3 Описание анализируемого технологического процесса 40
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 44
2.1 Обзор научной литературы и патентный анализ 44
2.2 Характеристика объекта управления 50
2.3 Исследование статических свойств объекта 52
2.4 Исследование динамических свойств объекта 54
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 57
3.1 Формирование технического задания на разработку автоматизированной системы управления 57
3.2 Анализ проектируемой автоматизированной системы управления 61
3.3 Составление проектной документации на автоматизированную систему управления 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 83
ПРИЛОЖЕНИЕ В 84
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 85

Весь текст будет доступен после покупки

Производство молочной продукции, и, в частности, творога, играет важную роль в обеспечении населения качественными и питательными продуктами питания. В условиях растущих требований к безопасности, стабильности качества и энергоэффективности производства актуальной задачей становится внедрение современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). На многих предприятиях молочной отрасли до сих пор преобладает ручной или частично автоматизированный контроль параметров производства, что приводит к увеличению производственных издержек, снижению стабильности качества продукции и росту рисков нарушения санитарно-гигиенических норм. В связи с этим разработка и внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом производства творога представляет собой научно и практически значимую задачу.
Целью данной выпускной квалификационной работы является проектирование автоматизированной системы управления технологическим процессом производства творога, направленной на повышение эффективности, стабильности и энергоэффективности производства.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– изучить технологию производства творога и особенности функционирования предприятия-объекта исследования;
– провести анализ существующего технологического процесса производства творога с выявлением узких мест и резервов автоматизации;
– проанализировать научную и патентную литературу по теме автоматизации молочных производств;
– исследовать статические и динамические характеристики технологического объекта управления;
– сформировать техническое задание на разработку АСУ ТП;
– разработать структурную и функциональную модели проектируемой автоматизированной системы;
– подготовить комплект проектной документации на автоматизированную систему управления.
Объектом исследования выступает технологический процесс производства творога на конкретном молочном предприятии. Субъектом исследования является автоматизированная система управления, предназначенная для оптимизации и контроля параметров этого процесса.
В работе применяются следующие методы исследования: анализ научной и технической литературы, патентный поиск, системный анализ, методы математического моделирования, а также методы проектирования автоматизированных систем управления в соответствии с действующими отраслевыми стандартами.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
1.1 Технология изготовления творога и творожных изделий
Согласно техническому регламенту (Федеральный закон №88-ФЗ), творог представляет собой кисломолочный продукт, получаемый путём сквашивания молочной основы с использованием заквасок на основе лактококков либо их сочетания с термофильными молочнокислыми стрептококками. Процесс включает кислотную или кислотно-сычужную коагуляцию молочных белков с последующим отделением сыворотки – за счёт самопрессования, прессования, центрифугирования или ультрафильтрации.
Высокая пищевая и биологическая ценность творога обусловлена значительным содержанием полноценных белков и, в зависимости от разновидности продукта, жира.
Согласно ГОСТ 31453-2013, сырьём для производства творога служит натуральное, нормализованное, восстановленное или рекомбинированное молоко, а также их смеси.
Продукт должен соответствовать установленным нормативам по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям. В частности, фосфатаза в готовом твороге должна отсутствовать.
На сегодняшний день не существует общепринятой классификации методов производства творога, которая бы чётко систематизировала ключевые параметры технологического процесса и характеристики конечного продукта.
По мнению академика Н.Н. Липатова, возможна классификация способов изготовления творога по следующим критериям: организационно-технической структуре производства, методу регулирования жирности готового продукта, способу коагуляции молочных белков, а также типу оборудования, используемого для обработки и обезвоживания сгустка.
В зависимости от организационно-технической структуры выделяют три основных подхода: периодический, комбинированный (непрерывно-циклический) и непрерывный.
При периодическом способе все основные операции – от подготовки молока до сквашивания – реализуются в аппаратах с циклическим режимом работы. Комбинированный метод предполагает сочетание оборудования периодического и непрерывного действия: часть операций выполняется циклически, другая – в потоковом режиме. Непрерывный способ подразумевает полную автоматизацию процесса, при которой все этапы протекают в одном или нескольких последовательно соединённых аппаратах, обеспечивающих сквозной поток сырья.
На практике наибольшее распространение получили периодический и комбинированный методы. Непрерывный способ, несмотря на потенциальные преимущества, пока не получил широкого применения в промышленности.
Обобщённая схема технологических операций при производстве творога представлена на рисунке 1.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абрамов А. В. Автоматизация технологических процессов в пищевой промышленности : учеб. пособие / А. В. Абрамов, Е. С. Петров. – М. : ИНФРА-М, 2023. – 288 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-16-111234-5.
2. Белов М. П. Современные АСУ ТП: проектирование, внедрение, эксплуатация / М. П. Белов. – СПб. : ПИТЕР, 2022. – 416 с. – ISBN 978-5-4461-2198-3.
3. Воронов А. А. Основы автоматического управления технологическими процессами / А. А. Воронов, И. Н. Смирнов. – М. : КДУ, 2021. – 320 с. – ISBN 978-5-99015842-7.
4. Глушков Д. С. Интеллектуальные системы управления в АПК / Д. С. Глушков, Т. В. Кузнецова. – М. : РИОР, 2022. – 254 с. – ISBN 978-5-354-02311-8.
5. Демидов А. И. Промышленная автоматика: от датчиков до SCADA-систем / А. И. Демидов. – М. : Техносфера, 2023. – 368 с. – ISBN 978-5-94836-712-9.
6. Ермаков С. Н. Пищевая безопасность и автоматизация производства молочной продукции / С. Н. Ермаков, Л. А. Федорова. – М. : Легион-Пресс, 2021. – 212 с. – ISBN 978-5-91606-778-4.
7. Зайцев А. Ю. Проектирование АСУ ТП: современные подходы и стандарты / А. Ю. Зайцев. – М. : Горячая линия-Телеком, 2024. – 304 с. – ISBN 978-5-9912-1234-1.
8. Иванов В. К. Технологическое оборудование для молочной промышленности / В. К. Иванов, Н. П. Сидоров. – СПб. : Профессия, 2020. – 296 с. – ISBN 978-5-93913-987-2.
9. Коваленко Н. В. Цифровизация производства в АПК: от IoT до цифровых двойников / Н. В. Коваленко. – М. : ДМК Пресс, 2023. – 224 с. – ISBN 978-5-97060-987-6.

Весь текст будет доступен после покупки