Автоматизация процесса производства безалкогольных напитков (стр. 1 из 5)

Содержание

стр.

Введение…………………………………………………………..…………...........3

1 Анализ существующей СУ…………………………………………......…......5

1.1 Описание технологического процесса……………………………………...6

1.2 Постановка задачи...........................................................................................8

2 Синтез АСУТП производства безалкогольных напитков..................................9

2.1 Структура АСУТП…................................………………………………….10

2.2 Выбор датчиков...........................................................……………………...13

2.3 Выбор исполнительных механизмов.....................………………………...16

2.4 Выбор контроллера..................……………………………………………...16

2.5 Выбор SCADA - системы…............…………………….…………………..18

3 Синтез САР температуры колера.........................................................................21

3.1 Выбор принципа регулирования..................................................................22

3.2 Построение математической модели ТОУ................................................23

3.3 Построение переходной функции объекта управления...............................24

3.4 Выбор закона регулирования.........................................................................27

3.5 Расчет оптимальных настроечных параметров............................................27

3.6 Оценка устойчивости разомкнутой САР с ПИ-регулятором......................28

3.7 Оценка устойчивости разомкнутой САР с ПИД-регулятором...................30

3.8 Расчет показателей качества замкнутой САР с ПИ-регулятором..............32

3.9 Расчет показателей качества замкнутой САР с ПИД-регулятором............33

Заключение…………………………………………………………..........………..35

Список используемых источников……………………………….....…….............36

Введение

Автоматизация производства – это такой процесс его развития, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются техническим средствам.

Общими задачами автоматизации производства являются повышение эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для оптимального использования ресурсов производства, улучшение условий труда, охрана природы и окружающей среды.

Проводимое в отраслях промышленности техническое перевооружение, направленное на увеличение производственных мощностей, экономию материальных и трудовых ресурсов, повышение качества продукции за счет совершенствования технологического оборудования, автоматизации технологических процессов, создание автоматизированных агрегатов, участков, цехов, определяет новые задачи и цели в области создания автоматизированных систем управления (АСУ). Основная цель создания АСУ - значительное повышение эффективности производства. Это достигается в результате комплексной автоматизации производства и управления, процессов проектирования с широким использованием современных средств вычислительной техники.

При этом субъективные визуальные методы технохимического и микро- биологического контроля заменяют скоростными объективными методами для анализа и непосредственного автоматического управления технологическими процессами.

Переход к созданию АСУ на уровне цеха и производство с использованием вычислительной техники для управления технологическими процессами стал возможен благодаря повышению общего уровня автоматизации пищевых производств и внедрению экономически эффективных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). В области автоматизации технологических процессов дальнейшие перспективы связаны с созданием на базе использования управляющих вычислительных комплексов (УВК) головных образцов АСУТП.

В перспективе при создании безотходных технологических процессов химических производств, работающих по замкнутому непрерывному циклу, появится возможность создания технических процессов-автоматов с централизацией контроля и управления цехом на центральном диспетчерском пункте, оснащенном вычислительной техникой.

1 Анализ существующей системы

управления

1.1 Описание технологического процесса

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов.

Безалкогольные фруктовые воды представлены двумя группами напитков: общего назначения (водные растворы купажных смесей сахарного сиропа, фруктово-ягодных соков и морсов, натуральных экстрактов, пищевых кислот и красителей) и больных диабетом (сахароза заменена ксилитом, сорбитом или сахарином).

Стадии технологического процесса. Приготовление газированных безалкогольных напитков состоит из следующих стадий:

- кондиционирование воды:

- приготовление сахарного и инвертного сиропов;

- получение колера;

- приготовление купажных сиропов;

- фильтрация и охлаждение купажных сиропов;

- фасование и хранение безалкогольных напитков.

Рисунок 1 - Машинно-аппаратурная схема линии производства безалкоголь -

ных напитков

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для обработки воды (дефферезаторы, песочные и керамические фильтры, бактерицидные установки и ультрафильтрационные аппараты). Следующим идет комплекс оборудования для приготовления сахарного и купажного сиропов, состоящий из системы сироповарочных аппаратов, насосов, теплообменников, сироповарочной станции и колероварочного аппарата.

Далее следует комплекс оборудования для приготовления купажных сиропов, состоящий из купажных аппаратов, фильтр-прессов и теплообменников.

Завершающим является комплекс оборудования для фасования.

Машинно-аппаратурная схема линии производства безалкогольных напитков представлена на рисунке 1.

Устройство и принцип действия линии. Вода, являющаяся основным компонентом напитка, сначала фильтруется в песочном фильтре 9 грубой очистки. Тонкая обеспложивающая фильтрация воды осуществляется в керамическом свечном фильтре 8.

Для тонкой очистки воды используют фильтр-пресс 7, также работающий под давлением. Осветленная вода насосом 6 подается в катионитовый фильтр 5 для умягчения. Регенерация фильтров осуществляется с помощью солерастворителя 3 путем изменения тока воды. Умягченная вода подвергается обеззараживанию ультрафиолетовыми лучами в бактерицидной установке 4. Насосом 1 вода подается в холодильник 2, где охлаждается до температуры 4...7 °С и направляется в производство.

Сахар по мере надобности очищают от посторонних примесей, взвешивают и загружают в сироповарочный аппарат 12. Туда же наливают воду в количестве 40 % к массе сахара, подают исправимый брак из цеха и кипятят в течение 20...25 мин.

Готовый сахарный сироп насосом 13 подают на охлаждение в теплообменник 14.

В целях предотвращения кристаллизации сахарозы и придания сахарному сиропу мягкого и приятного вкуса его направляют в сироповарочный аппарат 15 для инверсии. Инвертный сахарный сироп после охлаждения в теплообменнике 17 до 25 ^СС насосом 16 перекачивается в сборник 22.

Соки и настои из сборника 19, отфильтрованные при необходимости в фильтр-прессе 20, насосом 18 подаются в стальной эмалированный сборник 21. Для растворения лим

онной кислоты и эссенции, а также для приготовления разных добавок на предкупажной площадке размешены сборники 24 и 25.

Колер, используемый для окраски напитков, готовят путем нагревания сахара до 180...200 °С в колеровочном аппарате 10, куда наливают воду в количестве 1 ...3 % к массе сахара. Из колеровочного аппарата 10 колер насосом 11 направляется в сборник 23,

Купажный сироп готовится в вертикальных купажных аппаратах 26...28, снабженных мешалками якорного типа. Все компоненты купажа поступают в аппарат самотеком из сборников 21, 23…25, смонтированных на предкупажной площадке. Готовый купажный сироп фильтруется на фильтре 29, охлаждается до температуры 8..10 °С и насосом 30 подается в напорный сборник 31, откуда самотеком подастся: на непрерывно действующую установку для смешивания купажа с водой.

1.2 Постановка задачи

При анализе технологической системы было установлено, что действующая АСР морально и технически устарела. Применение в действующей АСР централизованной системы управления приводит к неудовлетворительному регулированию качества безалкогольных напитков. Также данная АСР устарела из-за использования морально и технически устаревших технических средств автоматизации.

В специальной части данного проекта будет рассмотрена САР температуры колера в колеровочном. В данном проекте необходимо:

- выбрать структуру АСУТП;

- исследовать динамические и статические характеристики ТОУ;

- выбрать структуру САР;

- выбрать закон регулирования (ПИ, ПИД);

- выполнить расчет настроечных параметров регулятора;

- исследо

вать качество регулирования САР.

2 Синтез АСУТП производства

безалкогольных напитков

2.1 Структура АСУТП

Проектируемая система имеет иерархическую 3-х уровневую структуру.

Иерархия системы следующая (рисунок 2):