Автоматизация молокозавода

 
 

                                              Вступ

       

       

         Сучасний розвиток промислового виробництва молочних продуктів супроводжується широким використанням автоматизованих систем управління технологічними процесами.

         В харчовій промисловості випуск  молока займає одне з провідних місць, тому автоматизація має велике значення в цій галузі і є важливим засобом підвищення продуктивності праці, зменшення витрат сировини та енергії, підвищення якості продукції та підвищення надійності роботи.

         Широке використання автоматизованих систем управління обумовлено значним економічним ефектом, який досягається завдяки забезпеченню заданих якісних показників продукції. Нам необхідно досягти зменшення втрат сировини та енергоресурсів, зменшення трудомісткості виробництва, підвищення трудової культури виробництва. Цього можна досягти за допомогою управляючих обчислювальних комплексів (УОК) на базі міні та мікро ЕОМ та мікропроцесорних контролерів за умови вдосконалення управління технологічними комплексами та окремими установками на основі інтенсифікації та оптимізації робочих режимів.

  Це вимагає  розширення функціональних можливостей  системи управління, тобто забезпечення  не тільки виконання простих  задач вимірювання технологічних змінних, автоматичної сигналізації параметрів, програмно-логічного управління, а й знаходження та підтримання найкращих 

оптимальних технологічних режимів установок, координації (узгодження) їх роботи в межах технологічних комплексів.

         Характерними особливостями сучасного  виробництва молочних продуктів є неперервність більшості технологічних процесів і комплексна автоматизація. 

Завдяки цьому , поряд з підвищенням рівня  автоматизації технологічних процесів, ускладнюється задача по їх управлінню.

         Процес оптимізації передбачає  вибір такого варіанта управління , при якому досягається мінімальне або максимальне значення даного критерію, що характеризує якість управління. Досвід дозволяє стверджувати, що в майбутньому роль людини в управлінні буде зменшуватись, а в інших зростати. Як наслідок, однією з центральних проблем створення АСУ є реалізація оптимальної взаємодії "людина - машина". Внаслідок досягнення такої взаємодії забезпечується найбільш повне використання творчих можливостей людини і досягнення максимального економічного ефекту. Велике значення у виробництві продуктів тривалого зберігання (молочні консерви, масло, сири) має первинна та теплова обробка молока. Якість молочних продуктів у значній мірі залежить від підтримування установлених оптимальних режимів зберігання та теплової обробки молока. Це впливає не тільки на зменшення загальної кількісної величини мікроорганізмів, які знаходяться в молоці, але й надає продуктам відповідних властивостей (смаку, запаху, консистенції).

         Автоматичне управління процесом  теплової обробки та сквашування  молока дозволяє в значній мірі знизити його втрати при транспортуванні його по трубопроводу, запуску та зупинці агрегатів, підвищує продуктивність виробництва.

         Застосування мікропроцесорної  техніки дозволяє значно покращити  якість керування процесом та  дає більш ширшу інформацію про хід процеса, а також полегшує роботу оператора. 
 
 
 
 
 

       

         

       1.1Схема автоматизації системи управління та ії опис  
 
 

 В даному  курсовому проекті розроблена система автоматизації, яка забезпечує регулювання, контроль основних параметрів технологічного комплексу ділянки виробництва дитячих сирків та управління двигунами (креслення 1), таких як:

- рівень молока в приймальному баці;

• рівень молока у баку після пастеризації і охолодження;
• температура молока після секції охолодження;
• температура молока у 1-ому танкері;
• температура молока у 2-ому танкері;
• витрата молока після приймального баку;
• концентрація закваски у 1-ому резервуарі;
• концентрація закваски у 2-ому резервуарі;
• рівень молока у 1-ому резервуарі;
• рівень молока у 2-ому резервуарі.
• рівень вершків приймальному баці;

       Для більш зручного виконання усіх функцій  системи автоматизації вибираємо  контролер ТSХ Micro 3721 101, архітектура якого оптимізована для розв'язання задач автоматичного та автоматизованого управління технологічними процесами.

У відділенні ПОУ  молоко потрапляє у приймальний  бак, де відбувається контроль рівня електропроводних і піноутворюючих середовищ рівнеміром (поз.1а), вихідний сигнал 4 - 20 мА якого поступає на вхід контролера. Регулювання здійснюється через ЕПП ЭП-1324 (поз.1б), з якого пневматичний сигнал (20-100кПа) поступає на мембранний виконавчий механізм 25ч30нж (поз.1в). Тут також стоїть витратомір (поз.2а). Далі молоко надходить у секцію рекуперації пастеризаційно-охолоджувальної установки,

       де  підігрівається зустрічним пастеризованим молоком до температури 35 °С, після чого воно йде у сепаратор для очищення. З сепаратора частина молока надходить у секцію пастеризації, а частина (вершки) надходить у сметанний цех. У секції пастеризації рекупероване молоко підігрівається гарячою водою з температурою 80°С до температури пастеризації 76°С. Температура вимірюється термометром опору (поз.4а), контролер регулює зміну температури пастеризованого молока за рахунок зміни положення клапана подачі гарячої води (поз.4в). Після чого молоко йде на витримку до витримувача на 15 - 20 с. Після витримувача стоїть термометр опору (поз.5а), який вимірює температуру пастеризованого молока після витримувача, у випадку недопастеризації молока стоїть трьохходовий клапан (поз.5г) повернення у приймальний бак. Після витримувача вже пастеризоване молоко потрапляє до секції рекуперації, де нагріває сире молоко. Далі молоко надходить до секції охолодження, де охолоджується до температури 5°С льодяної водою з температурою 1⁰С, температура охолодженого молока контролюється за допомогою термометра опору (поз.3а), і регулюється клапаном(поз.3в). На виході з пастеризаційно-охолоджувальної установки передбачений датчик рН (6а) для контролю рН готового молока. З секції охолодження пастеризоване охолоджене молоко надходить до так званого проміжного баку, в якому здійснюється вимірювання рівня рівнеміром (поз.7а) з уніфікованим вихідним сигналом 4-20 мА. Рівень молока у проміжному баці регулюється за допомогою клапана (поз.7в). З цього баку молоко перекачується в резервуари сирково творожного відділення. Рівень молока в резервуарах контролюється рівнеміром для електропроводних і піноутворюючих середовищ (поз.9а,10а), регулювання рівня в резервуарах здійснюється за допомогою мембранного виконавчого механізму 25ч30нж (поз.9в,10в).  
 

Заквашування  та сквашування молока в резервуарах  здійснюється додаванням закваски до утворення згустку з рН 4,5-4,7. Контроль здійснюється за допомогою датчиків рН (поз.13а,14а), та регулюється клапанами (поз.13в,14в). Час сквашування 10-12год. Підготовлений згусток перемішують та підігрівають за допомогою води циркулюючої в сорочці підігрівника до температури 24⁰С, яка контролюється термометром опору (поз.11а,12а), та регулюється клапанами(поз.11в,12в). Готовий згусток через трьохходовий вентиль (поз.15б) і витратомір (поз.16а) перекачується проходячи ультрафільтрацію у відстійник де він охолоджуеться.

       Гарячу  воду ми отримуємо в інжекторі  шляхом контактного теплообміну  пари і води. Пара надходить із котельної.

       Льодяна вода надходить із компресорно-охолоджувального відділення.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Принципова схема автоматичного управління та реґулювання

Принципові  схеми реґулювання, управління, сиґналізації та живлення 

 На другому аркуші графічної частини розроблена принципова конфіґураційна схема автоматичного реґулювання та управління на базі мікропроцесорного контролера TSX Micro 3721 101. В даній схемі показано регулювання, управління  і контроль такими параметрами, як:

• температура молока у 1-ому танкері;
• температура молока у 2-ому танкері;
• витрата сквашеного згустку;
• концентрація закваски у 1-ому резервуарі;
• концентрація закваски у 2-ому резервуарі;
• рівень молока у 1-ому резервуарі;
• рівень молока у 2-ому резервуарі.

 

         Принципова схема системи автоматизації – схема, що показує зв’язок і взаємодію окремих елементів пристроїв автоматизації за допомогою умовних позначень, причому кожний елемент схеми виконує визначену функцію і не може бути поділений на частини, що мають самостійне функціональне призначення. Отже, принципові схеми визначають повний склад елементів системи автоматизації.

         Алгоритм роботи принципової електричної конфіґураційної схеми автоматичного реґулювання, управління та сиґналізації, що зображена на аркуші 2, відображає програма, котра реалізується на ПЕОМ.  В програмі використано такі змінні:

% IW3.6-витрата сквашеного згустку;

% IW3.0-температура в 1-му танку;

% IW3.1- температура в 2-му танку; 

% IW3.2-концентрація закваски в 1-му танку;

% IW3.3-концентрація закваски в 2-му танку;

% I1.1-рівень молока у 1-ому танкері;

% I1.2-рівень молока у 1-ому танкері;

% I1.3-рівень молока у 2-ому танкері;

% I1.4-рівень молока у 2-ому танкері;

% QW4.0-подача гарячої води на 1-ий танкер;

% QW4.1-подача гарячої води на 2-ий танкер;

% QW6.1-подача закваски у 1-ий корпус;

% QW6.2-подача закваски у 2-ий корпус;

% QW6.2-клапан виходу готового продукту;

% Q2.0-двигун подачі молока після апаратного цеху;

% Q2.1- двигун подачі молока з приймального баку;

% Q2.2-двигун у 1-ому танкері;

% Q2.3-двигун у 2-ому танкері;

% Q2.4-двигун подачі закваски

% Q2.5-сигнальний дзвоник. 

         В даному дипломному проекті оброблення інформації й утворення управляючих дій відбувається в контролері. Як відомо, контролер працює лише з уніфікованими сиґналами, тому для того, щоб завести сиґнал з датчиків, що мають природній вихідний сиґнал, треба перетворити цей сиґнал в уніфікований за допомогою відповідних перетворювачів.

Стандартні аналогові  і дискретні сиґнали від датчиків та перетворювачів надходять на вхідні ПЗО контролера, звідки вже у цифровій формі безпосередньо поступають для оброблення відповід но до програми 
 
 

       процесором. Оброблена інформація через вихідні  ПЗО у формі стандартних сиґналів надходить на реґулюючі органи.

       

       

Принципова схема сиґналізації 

         В якості сигналізації використовується сигнальний дзвоник НА1, який реагує на будь-які неполадки чи збої у системі. Більш детальну інформацію про аварійний випадок можна отримати на мнемосхемі, яка представлена на ПЕОМ. 

                4 .Принципова електрична схема живлення 

         Для функціонування системи автоматизації потрібне її електричне живлення.

         Проектування систем електроживлення здійснюють на основі завдання на проектування функціональної схеми автоматизації (аркуш 1), принципових електричних схем управління, реґулювання та сиґналізації (аркуш 2).

         Принципову електричну схему живлення розробляють у такій послідовності:

– обирають джерела живлення;

– вибираються  та розраховуються щити та збірки живлення системи автоматизації;

– проектується живильна мережа;

– проектується розподільна система;

– виконується  принципова схема електроживлення.

       Джерело живлення має забезпечити потрібні електроприймачам напругу і потужність, достатні для того, щоб відхилення напруги не перевищувало значень, за яких порушується нормальна робота електроприймачів:

– контрольно-вимірювальні та реґулюючі прилади – +5% номінального;

– апаратура  схеми управління та сиґналізації, включно з реле, – 5…10% 

 номінального.

 У щитах та збірках живлення розташовують апаратуру захисту й управління живильної і розподільної мережі. Їх вибір та розташування повинні

       насамперед  забезпечити надійність, зручність  і безпеку експлуатації системи  електроживлення.

         Електроприймачі систем автоматизації, встановлені на щитах управління і в релейних шафах й окремо стоячі, як правило, живляться через щити та збірки живлення, розташовані на мінімально можливих відстанях від відповідних електроприймачів.

         Проектування живильної мережі системи електроживлення включає в себе вибір напруги, кількості фаз і проводів, вибір конфіґураційної живильної мережі та вирішення питань резервування; вибір та розташування апаратів захисту й управління.

         Вибір напруги живильної мережі визначається напругою в колах живлення приладів і засобів автоматизації з урахуванням напруг, прийнятих у системі постачання електроенергією об’єкта, що автоматизується. Найпоширеніші в системах електропостачання промислових підприємств чотирипровідні мережі трифазного змінного струму напругою 380/220 В з глухим заземленням нейтралі.