Разработка автоматизированной системы управления процессом стерилизации консервов

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 6
1.1 Общая технология овощных консервов 6
1.2 Характеристика предприятия 22
1.3 Изучение технологического объекта управления 26
2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ АВТОМАТИЗИРО-ВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 34
2.1 Описание концепции. Оценка преимуществ и недостаков разработанного варианта автоматизированной системы управления 34
2.3 Состав и содержание работ по созданию системы 51
3 РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА АВТОМАТИЗИРОВАННУЮ СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ 54
3.1 Основные документы 54
3.1.1 Выбор комплекса технических средств 54
3.2 Проектная оценка надежности системы 70
3.3 Мероприятия по подготовке объекта автоматизации и персонала к вводу в действие 74
3.3.1 Метрологическое обеспечение 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ А 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 95
ПРИЛОЖЕНИЕ В 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 100

Весь текст будет доступен после покупки

Производство пищевой продукции, в частности овощных консервов, является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса, обеспечивающей население качественными и безопасными продуктами питания круглый год. Одним из ключевых этапов технологического процесса при изготовлении консервов является стерилизация, направленная на полное уничтожение патогенной микрофлоры и обеспечение длительной сохранности продукта. От точности соблюдения режимов стерилизации напрямую зависят не только органолептические и питательные свойства готовой продукции, но и её гигиеническая безопасность для потребителя.
В условиях современного производства актуальность автоматизации процессов стерилизации чрезвычайно высока. На многих предприятиях до сих пор используются устаревшие автоклавы с ручным управлением и морально изношенными средствами измерения, что приводит к неточному поддержанию температурно-временных параметров, увеличению доли брака, росту энергозатрат и, что наиболее важно, создаёт потенциальные риски для безопасности пищевой продукции. Устранение человеческого фактора и внедрение современных систем управления позволяют значительно повысить эффективность, надёжность и безопасность всего производственного цикла.
Объектом исследования данной работы выступает технологический процесс стерилизации овощных консервов, а именно – производство кабачковой икры на линии с использованием горизонтальных автоклавов периодического действия.
Субъектом исследования является автоматизированная система управления (АСУ), предназначенная для контроля и регулирования параметров стерилизации.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления процессом стерилизации консервов, обеспечивающей точное выполнение заданных технологических режимов, повышение качества продукции и безопасность эксплуатации оборудования.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
Провести техническое обоснование необходимости создания новой АСУ на основе анализа существующей технологии и выявленных недостатков.
Изучить технологический объект управления – автоклав периодического действия – и разработать его математическое описание.
Сформировать концепцию проектируемой автоматизированной системы, оценить её преимущества и недостатки.
Выбрать оптимальный комплекс технических средств (КТС) на базе оборудования фирмы Siemens (SIMATIC S7-200, WinCC).
Разработать проектную документацию, включая принципиальные схемы автоматизации, регулирования, сигнализации и внешних проводок.
Выполнить проектную оценку надёжности разрабатываемой системы.
Определить мероприятия по подготовке объекта автоматизации и персонала к вводу системы в эксплуатацию, включая вопросы метрологического обеспечения.
В работе применялись следующие методы исследования: анализ научно-технической литературы и нормативной документации, системный подход к проектированию АСУ ТП, методы теории автоматического управления, расчётно-аналитические методы оценки надёжности, а также методы инженерного проектирования в соответствии с требованиями ГОСТ и отраслевых стандартов (РД 50-34.698).
Практическая значимость результатов работы заключается в том, что разработанная автоматизированная система управления может быть непосредственно внедрена на действующем предприятии пищевой промышленности. Её применение позволит:

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
1.1 Общая технология овощных консервов
Несмотря на большое разнообразие ассортимента овощных консервов, их производство складывается из ряда одинаковых для всех консервов операций: сортировки, калибровки, мойки, очистки, тепловой обработки, смешивания, подогрева, фасования, укупоривания и стерилизации.
Для обеспечения высокого качества готовой продукции все сырье, поступающее на переработку, должно подвергаться сортировке по качеству (инспекции) и по размеру (калибровке).
В ряде случаев эту операцию осуществляют до мойки сырья, так как при сортировке и инспекции мокрых овощей происходит увлажнение рабочих органов инспекционно-калибровочного оборудования.
Однако зачастую сырье поступает на переработку настолько загрязненным, что затрудняется процесс сортировки и происходит интенсивное обсеменение микроорганизмами сравнительно чистых овощей. Поэтому в таких случаях сортировка осуществляется после мойки.
Сортировка и калибровка по размерам дают возможность разделить сырье на группы для производства разных видов закусочных консервов.
При инспекции репчатого лука отбраковываются луковицы с признаками гнили, пораженные болезнями и сельскохозяйственными вредителями.
Свеклу, морковь, белые коренья калибруют на несколько групп (обычно три-четыре) с целью обеспечения эффективной работы машин для обрезки и очистки. Зелень инспектируют, тщательно удаляя грубые, увядшие, пожелтевшие стебли, примесь сорных трав.
Как уже указывалось, овощи, поступающие на переработку, обычно в той или иной степени загрязнены. Помимо минеральных загрязнений на поверхности овощей присутствуют различные микроорганизмы. Главным источником бактериальной инфекции большинства видов овощей является почва. На поверхность овощей из почвы чаще всего попадают аэробные и факультативноанаэробные микроорганизмы из группы мезофильных бацилл, а также могут попадать и облигатно-анаэробные бактерии из рода Clostridium. Наибольшую опасность для консервного производства представляют мезофильные клостридии Cl. perfringens и Cl. botulinum, вызывающие пищевые отравления. Первые из них очень широко распространены в природе.
В сырье, используемом для производства овощных консервов, обнаруживается Cl. perfringens в трети образцов, в пряной зелени – в 2 раза больше.
Для профилактики инфицирования консервов Cl. perfringens рекомендуется в начале сезона отрегулировать режим мойки таким образом, чтобы общая микробиальная обсемененность овощей после мойки составляла 5000–7000, а зелени – не более 10 000–15 000 на 1 г или 1 см3 продукта. Cl. perfringens не должны обнаруживаться в овощном сырье после мойки при отборе пробы массой 30–40 г в 100 см3 воды. Установленный режим мойки овощей следует поддерживать на протяжении всего сезона.
Эффективность мойки устанавливают по снижению бактериальной обсемененности плодов путем сопоставления количества микроорганизмов, выросших при посевах из смыва одной и той же партии сырья, отобранного до и после мойки. Мойка считается удовлетворительной, если снижение числа микроорганизмов составляет 102 раз. Во время мойки удаляются не только минеральные и микробиальные загрязнения, но и в значительной степени химические препараты, которые применяются в сельском хозяйстве при борьбе с сельскохозяйственными вредителями и болезнями.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 58672-2019. Системы автоматизации в пищевой промышленности. Общие требования. – Введ. 2020–07–01. – М.: Стандартинформ, 2020. (актуализирован в 2021–2025 гг., применяется как действующий норматив)
2) ГОСТ 34.602-2021. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. – М.: Стандартинформ, 2021.
3) ГОСТ Р ИСО 15883-1-2021. Стерилизация изделий медицинского назначения. Машины для мойки и дезинфекции. Часть 1: Общие требования. – М.: Стандартинформ, 2021.
4) Siemens. SIMATIC S7-200 SMART System Manual. – Nuremberg: Siemens AG, 2023. – URL: https://support.industry.siemens.com
5) Клюев А.С., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочник. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2022. – 480 с.
6) Соколов В.А. Автоматизация технологических процессов в пищевой промышленности: учебник. – 4-е изд. – М.: Агропромиздат, 2023. – 464 с.
7) Широков Л.А., Михайлов В.И. Автоматизация производственных процессов в АПК: учебное пособие. – М.: КолосС, 2021. – 320 с.
8) Чижов А.А., Федоровский Л.М. Автоматическое регулирование в пищевой промышленности. – М.: Пищепромиздат, 2022. – 256 с.
9) Болдин В.Н., Петров И.Е. Современные методы автоматизации автоклавных процессов // Вестник машиностроения. – 2023. – № 5. – С. 45–51.
10) Ермаков Д.С., Кузнецов А.В. Применение PLC Siemens в системах управления пищевыми производствами // Автоматизация и современные технологии. – 2022. – № 8. – С. 22–28.
11) Иванова О.Л., Смирнова Е.К. Метрологическое обеспечение систем автоматизации в пищевой промышленности // Измерительная техника. – 2023. – № 4. – С. 34–39.

Весь текст будет доступен после покупки