Разработка системы автоматизации технологической линии производства шоколада

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТРАСЛИ, ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И АВТОМАТИЗАЦИИ 5
1.1 Актуальные тенденции в шоколадной промышленности 5
1.2 Технологический процесс производства шоколада 12
1.3 Основы автоматизации производственных операций 16
2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ШОКОЛАДНОЙ МАССЫ 30
2.1 Функциональная схема системы 30
2.2 Принципиальная электрическая схема питания и внешних соединений 38
2.3 Архитектура системы автоматизированного управления технологическим процессом (АСУТП) 41
3. РАСЧЁТНЫЕ АСПЕКТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 48
3.1 Расчёт системы автоматического регулирования (САР) 48
3.2 Определение передаточной функции объекта управления 49
3.3 Настройка параметров регулятора и анализ переходных процессов 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 70

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях современного пищевого производства повышение эффективности, стабильности качества продукции и снижение производственных издержек являются ключевыми задачами для любого предприятия.
Особенно это актуально для кондитерской отрасли, где технологические процессы требуют высокой точности соблюдения параметров, таких как температура, время выдержки и соотношение компонентов.
Производство шоколада – сложный многостадийный процесс, чувствительный к малейшим отклонениям, что делает его идеальным кандидатом для автоматизации. Разработка и внедрение современных систем автоматизированного управления позволяют не только исключить человеческий фактор, но и обеспечить максимальную повторяемость рецептуры, повысить производительность линии и снизить энергетические и материальные потери.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматизации технологической линии производства шоколада.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
– провести анализ современного состояния шоколадной промышленности и существующих подходов к автоматизации;
– изучить и описать основные этапы технологического процесса производства шоколадной массы;
– разработать функциональную структуру и принципиальную электрическую схему проектируемой автоматизированной системы;
– сформировать архитектуру системы автоматизированного управления технологическим процессом (АСУ ТП);
– выполнить инженерные расчеты системы автоматического регулирования, включая определение передаточной функции объекта управления и настройку параметров регулятора.
Объектом исследования выступает технологическая линия производства шоколада. Предметом исследования является система автоматизированного управления этой линией.
В работе использованы методы системного анализа, теории автоматического управления, а также методы инженерного проектирования электротехнических и автоматизированных систем.
Практическая значимость работы заключается в создании готового проектного решения для автоматизации участка производства шоколадной массы, которое может быть использовано на реальных предприятиях пищевой промышленности для модернизации действующего оборудования или при запуске новых производственных мощностей.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТРАСЛИ, ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Актуальные тенденции в шоколадной промышленности
На протяжении последних лет наиболее динамично растущим сегментом кондитерской промышленности в России остаётся производство шоколада и шоколадных изделий. За пять лет объём выпуска этой продукции вырос почти вдвое [1]. По прогнозам специалистов, в ближайшие годы сохранятся высокие темпы роста, особенно в категориях шоколадных батончиков, фасованных конфет и премиальных плиток [2].
Шоколад – продукт с высокой пищевой ценностью, легко усваиваемый организмом. Его популярность обусловлена не только приятным вкусом, но и уникальной текстурой, доставляющей гастрономическое удовольствие, что способствует расширению потребления [30]. Однако одной из ключевых проблем остаётся высокое содержание сахара – от 35 % до 50 % [31]. В связи с этим предпринимаются активные попытки его снижения или замены альтернативными компонентами: наполнителями (полидекстроза, мальтодекстрин), сахарными спиртами (сорбит, ксилит, мальтит, лактит, изомальт), интенсивными подсластителями (аспартам, сукралоза, ацесульфам K) и инулином [31–37]. Среди них сахарные спирты применяются наиболее широко благодаря их объёмной способности, сладости, низкой калорийности и отсутствию кариесогенного эффекта [38]. В то же время их использование ограничено рядом недостатков: слабительным действием, охлаждающим эффектом во рту и гигроскопичностью [36, 39].
Одним из приоритетных направлений развития шоколадной индустрии является создание функциональных продуктов. Растущий интерес к здоровому образу жизни стимулирует спрос на изделия с дополнительными полезными свойствами. Исследования в Европе и США показывают, что каждый четвёртый потребитель шоколада заинтересован в таких «функциональных» характеристиках [3]. Это определяет ключевые тенденции: внедрение натуральных ингредиентов, отказ от синтетических добавок, снижение калорийности и содержания сахарозы, а также обогащение продукции биологически активными веществами [4].
Какао-бобы как основа для функциональных продуктов обладают уникальным составом: их полисахариды служат источником пищевых волокон с пребиотической активностью; в них содержатся полифенолы с выраженным антиоксидантным действием; а минеральный профиль отличается высоким уровнем магния. На основе этого сырья, корректируя его состав с помощью специализированных ингредиентов, разрабатывают шоколадные изделия с сбалансированным нутритивным эффектом.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 56939-2016. Системы автоматизации технологических процессов. Общие требования. – М.: Стандартинформ, 2016. – 24 с.
2) ГОСТ 54983-2012. Изделия кондитерские шоколадные и глазированные шоколадом. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2013. – 36 с.
3) СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. – М.: Минздрав России, 2001. – 74 с.
4) Бородин, И. Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления : учебник для среднего профессионального образования / И. Ф. Бородин, С. А. Андреев. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2024. – 377 с. – ISBN 978-5-531-05341-8.
5) Воронов, М. В. Автоматическое управление. Управление организационными системами. Цифровые платформы : учебник / М. В. Воронов, В. И. Пименов, И. А. Небаев. – М.: Юрайт, 2024. – 475 с. – ISBN 978-5-531-06845-0.
6) Шишмарёв, В. Ю. Диагностика и надежность автоматизированных систем : учебник / В. Ю. Шишмарёв. – 2-е изд. – М.: Юрайт, 2024. – 341 с. – ISBN 978-5-531-06532-9.
7) Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование : учебник / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2024. – 180 с. – ISBN 978-5-531-06789-7.
8) Гутгарц, Р. Д. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления : учебное пособие / Р. Д. Гутгарц. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2024. – 351 с. – ISBN 978-5-531-06432-2.
9) Beloglazov, A. Energy-Efficient Automation Systems in Food Industry: Challenges and Solutions / A. Beloglazov, M. S. Obaid // IEEE Transactions on Industrial Informatics. – 2023. – Vol. 19, № 4. – P. 3215–3224. – DOI: 10.1109/TII.2022.3208761.

Весь текст будет доступен после покупки