Разработка интегрированной системы управления отделением брожения на спиртзаводе

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..4
1. Автоматизация бродильного отделения спиртзавода . . . . . . … . . ….12
2. Технические и программные средства управления
технологическими процессами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . 36
3. Выбор критериев качества управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ….. . . 47
4. Условия робастности управления для систем с ПИ
регуляторами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... .55
5. Расчет динамических характеристик системы
управления температурой в бродильном ферментаторе . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6. Безопасность и экологичность проекта……….……………………...…69
7. Экономический расчет……………………………….…..………………83
8. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …. . . . . . .. . . 90
9. Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… . . . 91

Весь текст будет доступен после покупки

К середине XIX века спиртовое производство в России достигло своего расцвета, а русская водка, благодаря своим высоким органолептическим качествам, завоевала всемирную славу и известность наравне с французским коньяком и шотландским виски.
Особенности технологии, такие, как состав затора, условия подготовки сырья, соотношение зерна, воды, солода и дрожжей, а также режимы водно-тепловой обработки, осахаривания, брожения и перегонки, всегда были предметом поисков и непрерывного совершенствования со стороны русских винокуров.
Анализ литературных данных XVIII—XIX веков по винокурению позволил определить основные особенности этой технологии.
Основой классической технологии спирта в первую очередь являлись: использование качественного зерна ржи с небольшим добавлением (до 15%) других зерновых культур, глубокая очистка сырья, низкотемпературная (не выше 60...70 °С) водно-тепловая обработка замеса, регламентированное брожение, обеспечивающее определенные состав и количество естественных примесей.
В связи с отсутствием «жестких» способов разваривания сырья особое внимание уделялось качеству зерна и способам его очистки.

Весь текст будет доступен после покупки

АВТОМАТИЗАЦИЯ ОТДЕЛЕНИЯ БРОЖЕНИЯ СПИРТЗАВОДА

Основная стадия производства спирта, на которой образуется целевой продукт, – брожение. Наибольшее распространение получил непрерывный способ брожения, осуществляемого в батарее ферментаторов (бродильных аппаратов), соединенных последовательно. Перед началом процесса в головной ферментатор I (рис. 1.2) вводят культуру посевных дрожжей-сахаромицетов, выращенных в посевных ферментаторах IV, и подают поток осахаренного сусла. После заполнения головного ферментатора избыток культуральной жидкости по переливной трубе поступает во второй ферментатор II и т. д., пока не будут заполнены все аппараты батареи. Из последнего ферментатора III культуральная жидкость (бражка) с объемной долей спирта 8—9% подается в отделение брагоректификации. В посевных ферментаторах IV и первых трех головных бродильных аппаратах микробиологические процессы протекают особенно интенсивно и сопровождаются значительным тепловыделением, поэтому они снабжены теплообменниками и охлаждаются водой.
Систему управления отделением брожения можно реализовать с помощью АСУТП (рис. 1.1) в которой используется управляющая ЭВМ, сетевые контроллеры, средства отображения и управления ТП, а также АРМ операторов и лаборатории.
Структура подразделений пищевого предприятия в основном определяется его мощностью и техническими средствами контроля и управления.
В схеме на рис. 1.1 используется следующий 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.).
На первом уровне управления монтируются измерительные преобразователи (датчики), сигнализаторы параметров, средства управления исполнительными устройствами, пусковая аппаратура и АРМ химика-аналитика. Пульты управления ТП и оборудованием в основном расположены по месту объекта управления. Это стационарный пульт, предназначенный для установки на передней поверхности защитных шкафов со встроенными в них модемами или радиомодемами, блоки бесперебойного питания, аккумуляторы и другие необходимые устройства. Взаимосвязь аппаратуры осуществляется посредством НАRТ-протокола с помощью полевой сети Fieldbus Н1.
Второй уровень управления предусматривает использование сетевых контроллеров ТКМ-51 с информационной мощностью, обеспечивающей аналоговые входы/выходы 64/32, дискретные входы/выходы 192/160, в количестве трех комплектов (с «горячим» резервированием) на базе ПТК «САРГОН» с управляющей ЭВМ (Pentium IV), функционирующего в режиме операторской рабочей, станции, наличие сервера ОРС и БД на базе ЭВМ (Pentium IV), АРМ химика-аналитика и АРМ оператора-технолога на базе ЭВМ 1ВМ РС. Прием и передача информации осуществляются посредством промышленной сети Profibus DP, возможно использование Modbus. ОС функционирует с помощью ОС Windows NT. Основное программное обеспечение связано с SСАDА-программой Трейс Моуд, реализующей основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд системе для контроля и управления. Оно состоит из инструментального и исполнительного комплексов. Открытость SСАDА-программы гарантирует функционирование СУ в ОРС-сервере, что обеспечивает работу сетевых структур без специальных драйверов. В качестве ОС контроллеров используют типовую систему О8-9 или версии Windows, что позволяет применять прикладное ПО для контроллеров.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М. М. Благовещенская, Л. А. Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Издательство: Высшая школа. 2013.
2. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Рекомендации по подготовке к итоговой государственной аттестации выпускников/ Методическое пособие для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018
3. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Программирование промышленных контроллеров/ Учебно-методический комплекс для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018
4. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Диагностика и надежность автоматизированных систем/ Учебно-методический комплекс для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018
5. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Программирование логических контроллеров/ Учебно-методический комплекс для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018
6. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Системы реального времени/ Учебно-методический комплекс для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018
7. Гончаров А.В., Гданский Н.И. - Распределенные системы управления/ Учебно-методический комплекс для студентов специальности 15.03.04– М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ), 2018

Весь текст будет доступен после покупки