Розроблення схеми автоматизації вистоювання тістових заготовок у вистійній шафі

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра автоматизації виробничих процесів

САМОСТІЙНА РОБОТА

з дисципліни "Автоматизація виробничих процесів"

на тему: «Розроблення схеми автоматизації вистоювання тістових заготовок у вистійній шафі»

Розробила

студентка ОП-4-2 Лісневська О.Л.

Перевірила Говорушко С.С.

Київ 2012

Зміст

• Вступ
• 1. Коротка характеристика обєкта автоматизації з параметричним аналізом
• 2. Вибір та короткий опис принципу дії первинних перетворювачів для вимірювання основних технологічних параметрів

3. Вибір та короткий опис принципу дії вторинних приладів

• 4. Розробка та опис структурної схеми систем автоматичного регулювання основних технологічних параметрів

5. Вибір засобів автоматизації та складання специфікації заданого об'єкта

6. Опис схеми автоматизації

Висновки

Список використаної літератури

Додаток А

Вступ

Автоматизація виробництва завжди була однією з основних складових прискорення науково - технічного прогресу в агропромисловому комплексі. У 70-80 роки вона набула нових рис у зв'язку з бурхливим розвитком технічних засобів - мікропроцесорної техніки і персональних електроно - обчислювальних машин (ЕОМ), функціональні можливості яких дають змогу використовувати найдосконаліші методи в рамках сучасних складних систем управління. Мікропроцесорні пристрої та ЕОМ, пов'язані між собою обчислювальними й керуючими мережами з використанням загальних баз Даниних, дозволяють впроваджувати комп'ютерні технології у нетрадиційні сфери діяльності підприємства, що проявляються в інтеграції виробничих процесів та управління ними.

Розширення функціональних можливостей сучасних мікропроцесорних систем управління пов'язане з значною зрослою кількістю видів і систем відображення технологічної інформації: використанням динамічних лінеомосхем ; одержання графіків зміни технологічних параметрів за будь-який відрізок часу; формування передісторії розвитку процесу; архівуванням за допомогою таблиць, звітних документів тощо. Все це дає змогу підвищити оперативність управління, максимально врахувати виробничу ситуацію, що , зрештою, зумовлює зростання показників ефективності функціонування ТК. При створенні систем автоматизації використовують багатоконтурні системи, в яких реалізується принципи компенсації збурень, адаптації, досконалі структури типу каскадних систем, з додатковими сигналами тощо.

Автоматизація виробництва дає найкращі результати лише при системному підході, коли досконало вивчаються властивості об'єкта автоматизації, розробляється функціональна структура як сукупність виконуваних системою функцій. Головним є не те, що система - це не сума елементів, а цілісне утворення з новими властивостями, яких не мають окремі елементи. Кожна система функціонує в зовнішньому середовищі, утвореною своєю підмножиною ізольованих систем. У реальності пов'язані із зовнішнім середовищем і взаємодіють з ним. Крім того, реальні системи є відкритими, вони мають з часом змінюватися за складом елементів і зв'язків між ними. перетворювач автоматичний технологічний специфікація

Для визначеності будемо вважати , що об'єктом автоматизації буде технологічний комплекс (ТК) харчового виробництва, а сукупності з ним узгоджено працюють інші підрозділи підприємства, утворюючи складну компютерно - інтегровану систему.

Технологічні комплекси харчових виробництв мають значну кількість ступенів (процесів) переробки сировини чи напівпродукту, при яких відбувається складні хіміко- фізичні перетворення речовини. Машинно- апаратурна схема включає як паралельно, так і послідовно з'єднані елементи, а також дільниці з байпасами та зворотними технологічними зв'язками. З погляду завдань автоматизації технологічні комплекси харчові виробництв ( цукрового, спиртового тощо) характеризуються рядом специфічних особливостей:

· Технологічні комплекси складаються з підсистем, які мають складні зв'язки між собою і навколишнім середовищем;

· Окремими підсистемами ТК можна управляти на основі різних критеріїв оптимальності, а для узгодження роботи підсистем формується спеціальне завдання;

· Необхідність врахування змінюваних у широкому діапазоні властивостей сільськогосподарської сировини;

· Наявність ієрархічної структури, що зумовлено існуванням глобальної мети та окремих цілей підсистем.

1. Коротка характеристика об'єкта автоматизації з параметричним аналізом

Хлібобулочні вироби - одні з найголовніших продуктів масового вжитку для населення. Тому виробники прагнуть зробити ці продукти максимально корисними, якісними та доступними для споживачів.

Технологічний процес виготовлення хлібобулочних виробів складається з таких операцій: підготовка борошна та інших компонентів рецептури (сіль, вода, дріжджі, цукор, жир, молочні та яйцепродукти, рослинні олії та ін.), замішування опари (закваски), бродіння опари (закваски), замішування тіста, бродіння тіста, поділ тіста на шматки, округлення тістових заготовок, вистоювання тістових заготовок та випікання.

Одна з найважливіших ділянок технологічного процесу - замішування тіста та його виброджування, яке проводять у спеціальних коритах чи ємкостях для бродіння тіста. Система автоматизації процесу бродіння тіста передбачає контроль та регулювання температури тіста у кориті, контроль вологості тіста, контроль та регулювання рівня тіста у кориті.

Складемо параметричну схему корита для бродіння тіста.

Рис. 1.1. Параметрична схема корита для бродіння тіста.

Для корита для бродіння тіста керованим параметром є виброджене тісто, керівним параметром - свіжоприготовлене тісто. Збурювальними параметрами є температура тіста, вологість тіста, температура повітря, вологість повітря, рівень тіста у кориті.

Вистійні шафи широко використовуються у хлібопекарній промисловості для попереднього та остаточного вистоювання тістових заготовок. Внаслідок цього процесу покращуються реологічні властивості тіста, його пористість та загальна якість кінцевого продукту. У процесі вистоювання об'єм заготовки збільшується у 1,5-1,7 разів, поверхня стає гладенькою.

Для забезпечення відповідних та необхідних умов вистоювання тістових заготовок у вистійній шафі потрібно контролювати та вимірювати такі параметри, як температура повітря всередині шафи, та вологість повітря, яке подається в шафу. Тривалість вистоювання тістових заготовок становить від 20 до 120 хв і залежить від виду виробів, що готуються до випікання, їх маси, якості борошна, загальних умов вистоювання, продуктивності самої конструкції шафи, а також від проценту заповнення робочої поверхні шафи. В середньому температура у вистійній шафі 35-45 ?С, відносна вологість 75-85 %.

Автоматична система контролю та регулювання процесу вистоювання виконує наступні функції: автоматичний контроль температури і вологості повітря у шафі.

Складемо параметричну схему вистійної шафи.

Рис. 1.2. Параметрична схема вистійної шафи.

Таблиця 1.1 Завдання на розробку системи автоматизації

2. Вибір і короткий опис принципу дії первинних перетворювачів (чутливих елементів) для вимірювання основних технологічних параметрів

Для вимірювання температури тіста використовують термоперетворювач опору (ТПО) платиновий подвійний, типу ТСП-5071. Межі вимірювання - 200…+600 ?С, градуювання П50.

Принцип дії термоперетворювача опору заснований на використанні властивостей матеріалів змінювати свій опір залежно від зміни температури. Опір, що відповідає виміряній температурі, вимірюється з допомогою вимірювальних пристроїв, градуйованих в градусах температурної шкали. Чутливий елемент платинового термоперетворювача опору являє собою платинову спіраль, яку поміщають у капілярну керамічну трубку, заповнену керамічним порошком, який служить ізолятом, а також виконує роль кріплення і підпружинювання спіралі. Керамічний порошок також служить інгібітором. Така конструкція забезпечує високу надійність в умовах вібрації та високих температур. До спіралі приварюються мідні виводи. У даному подвійному платиновому термоперетворювачі опору вмонтовані два чутливих елементи, електрично не зв'язаних між собою. Кожен елемент має свої зажими в контактній головці.

Психрометричний вологомір типу ДВП-03 має межі вимірювання 10…100 %, похибка ±1 %, температура 30…100 ?С. В комплект приладу входять два перетворювачі і вторинний прилад. Габаритні розміри первинного перетворювача 65Ч60Ч170 мм.

Радарний рівнемір Rosemount серії 5600 забезпечує відсутність контакту з технологічним середовищем. Високопродуктивний мікропроцесорний модуль дозволяє забезпечувати вдосконалену обробку сигналів і найточніше відслідкування відбитого сигналу. Показники: вихідний аналоговий сигнал 4-20 мА, регулююче живлення від 24 до 240 В змінного/постійного струму при частоті 0-60 Гц, висока гнучкість застосування завдяки змінним електронним блокам рівнеміра і антенам, відсутність рухомих частин, конфігураційне програмне забезпечення забезпечує простість настроювання та використання, широкий вибір антен і матеріалів. Принцип дії рівнеміра - радар з частотно-модульованим безперервним випромінюванням 10 ГГц, випромінювальна потужність - 1,0 Вт, діапазон вимірювань - 0…50 м, час обновлення 100 мс.

3. Вибір та короткий опис принципу дії вторинних приладів

Для перетворення показів термоперетворювача опору використовують вторинний прилад автоматичний міст без додаткових пристроїв типу КСМ2-008. Клас точності 1,0, шкала 0…100 ?С, градуювання П50.

Конструкція терморегуляторів забезпечує можливість їх настройки на пряму (при підвищенні температури середовища тиск на виході приладу підвищується) та зворотну дію. Перехід з прямої дії на зворотну здійснюється перестановкою вузла нерівномірності. При настройці приладу на пряму дію нерівномірність знаходиться в межах 1,4-8 ?С, при настройці на зворотну дію 1,3-1,6 ?С. Основна допустима похибка терморегулятора ±2 ?С.

Регулюючим органом є електронний регулятор зі станцією керування типу Р25.2. Принцип дії цього приладу заснований на релейному підсиленні сигналу розузгодження в прямому каналі підсилення і його динамічному перетворенні з допомогою гнучкого від'ємного зворотного зв'язку. Регулятор виконує такі функції:

· сумування сигналів, що поступають від вимірювальних перетворювачів з натуральними електричними вихідними сигналами;

· введення інформації про задане значення регульованої величини;

· формування на виході електричних імпульсів постійного чи змінного струму для управління виконавчими механізмами з постійною швидкістю переміщення;

· ручне управління виконавчим механізмом;

· перетворення сигналу від диференційно-трансформаторного перетворювача положення виконавчого механізму в сигнал постійного струму.

Одно оборотний виконавчий механізм типу МЕО працює в системі безконтактного управління за допомогою магнітних підсилювачів. Він оснащений двофазним конденсаторним електродвигуном. В якості електричних обмежувачів використані мікровимикачі; потенціометричні датчики зворотного зв'язку і датчик показника положення мають опір по 160 Ом. Виробник - Севанський завод електричних виконавчих механізмів. Допустима напруга 12 В, 50 Гц. Конструкція дозволяє одночасну роботу на двох реостатах у діапазоні кутів 0-90? або на двох інших у діапазоні 0-240?. Підключення механізмів проводиться кабелем з алюмінієвими або мідними жилами січення 1,5…4 ммІ.

Міліамперметри типу КВП1 призначені для вимірювання, запису, регулювання величин (у даному випадку - вологість), які можуть бути перетворені у стандартні сигнали постійного струму чи напруги, з пульсацією змінною, яка не перевищує 1 % від максимального значення межі вимірювання. Основна похибка вимірювань 0,25 %, час проходження вказівником чи кареткою всієї шкали 10 с, довжина оцифрованої частини шкали 500 мм, габаритні розміри вторинного приладу 320Ч320Ч380 мм.

Автономний цифровий індикатор Метран-620 призначений для відображення (індикації) значення тиску, вимірюваного датчиком тиску, або значення температури, вимірюваної датчиком температури, встановлених у польових умовах або важкодоступних місцях. Індикатор працює спільно з датчиками, що мають струмовий вихідний сигнал 4-20 мА.

Основні технічні характеристики: виконання вичайне та вибухозахищене (вид вибухозахисту іскробезпечний електричний ланцюг, маркування вибухозахисту ExiaIICT5T), включення до струмовий петлю 4-20 мА живлення датчика, індикація поточного значення температури і тиску у вибраних одиницях виміру, вибір розмірності фізичної величини вимірюваного параметр, ступінь захисту від пилу і води IP65 по ГОСТ 14254.

4. Розробка і опис структурної схеми систем автоматичного регулювання основних технологічних параметрів

Процес регулювання полягає в підтриманні заданого значення регульованої величини об'єкта. Сукупність технічних засобів та об'єктів управління складає автоматичну систему регулювання (АСР).

Рис. 4.1. Структурна схема автоматичного регулювання температури тіста у процесі його подачі в корито для бродіння. Fтіста - витрати тіста, Fгот.тіста - витрати вибродженого тіста, tтіста -температура тіста, Wтіста - вологість тіста, tповітря - температура повітря, Wповітря - вологість повітря, ЧЕ - чутливий елемент, ЛЗ - лінія зв'язку, ВП - вторинний прилад, ВихП - вихідний перетворювач, АР- автоматичний регулятор, Зд - задавач, ВМ - виконавчий механізм, РО- регулювальний орган.

Схема системи автоматичного регулювання вологості повітря у шафі для вистоювання тістових заготовок наведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Структурна схема автоматичного регулювання температури тіста у вистійній шафі

Сигнал надходить через чутливий елемент ЧЕ і лінію зв'язку ЛЗ на вторинний прилад ВП, який показує поточне значення регульованої величини, та на автоматичний регулятор АР. На вході в АР є елемент порівняння, на який крім Т_п.м надходить також сигнал завдання від задавача ЗД. На елементі порівняння визначається розузгодження ДТ= Т_п.м - Т_зд . У разі виникнення розузгодження регулятор АР змінює регулювальне діяння U. Виконавчий механізм перетворює вихідний сигнал регулятора U в механічне зусилля, потрібне для переміщення регульованого органу. В свою чергу РО змінює витрату регульованого агента в об'єкті таким чином, щоб ліквідувати розузгодження ДТ.

5. Вибір засобів автоматичного контролю та складання специфікації заданого обєкта

Спочатку визначається метод контролю кожного контрольованого параметра. Для цього необхідно провести детальний аналіз можливих методів контролю і обґрунтувати вибір найкращого для даного випадку. Потім вибирається давач або первинний перетворювач (ПП) з урахуванням діапазону зміни контрольованого параметру. Особливу увагу слід звернути на можливість впливу харчових продуктів на ту частину перетворювача, що розміщується в контрольованому середовищі, а також зворотний вплив матеріалу, з якого виготовлений перетворювач, на якість харчових продуктів. Бажано дати короткий опис принципу дії вибраного ПП.

Після вибору ПП підбирається відповідний вторинний прилад ( ВП). Необхідно прагнути до об'єднання на одному показувальному пристрої кількох однакових параметрів, а також взаємоузгодження вихідного сигналу ПП і вхідного сигналу ВП. Крім того, для подальшої передачі сигналу на регулятор ВП повинен мати вихідний перетворювач державної системи приладів (ДСП).

Діапазон шкали приладу вибирається так, щоб максимум вимірювальної величини був у останній чверті шкали приладу. Для контролю основних технологічних параметрів необхідні малогабаритні витрати або мініатюрні прилади .

Таблиця 5.1 Специфікація на прилади і засоби автоматизацію

6. Опис схеми автоматизації

Схема автоматизації вистоювання тістових заготовок у вистійній шафі представлена в Додатку А.

Система автоматизації дозволяє здійснювати:

- автоматичний контроль та регулювання температури тіста кориті для бродіння;

- автоматичний контроль вологості тіста у кориті для бродіння;

- автоматичний контроль рівня тіста у кориті для бродіння;

- автоматичний контроль та регулювання витрат тіста;

- автоматичний контроль маси тістових заготовок у тістоділильній машині;

- автоматичний контроль та регулювання температури повітря у вистійній шафі;

- автоматичний контроль вологості повітря у вистійній шафі;

- автоматичне програмно-логічне і ручне дистанційне управління електродвигунами.

Після замішування тісто по тісто спуску подається у корито для бродіння. У кориті для забезпечення відповідних умов бродіння тіста необхідно вимірювати та регулювати температуру тіста, що забезпечується за допомогою подачі пари через клапан 2. При цьому відбувається індексація та реєстрація рівня тіста в кориті для бродіння. Витрата продукту регулюється витратоміром і клапаном 1. Вологість тіста вимірюється автоматичним психрометром, покази якого виводяться на спеціальний екран.

Далі тісто поступає у тістоділильник, у якому ділиться на однакові шматки. У тістоділильнику потрібно контролювати масу тістових заготовок. Машина приводиться в дію за допомогою мотора 13.

Після ділення готові тістові шматки надходять у тістоокруглювальну машину, у якій вони набувають відповідної заданої форми. Машина приводиться в дію за допомогою мотора 14.

Округлені тістові заготовки подають у вистійну шафу для остаточного вистоювання тіста та набуття ним відповідних реологічних властивостей. У вистійній шафі потрібно контролювати і регулювати температуру в одній точці (регуляція проводиться за допомогою клапана 3, через який подається повітря у шафу). Також у вистійній шафі необхідно вимірювати температуру ще у двох точках для того, щоб підтримувати необхідні умови вистоювання заготовок.

Вологість повітря у вистійній шафі вимірюється у одній точці за допомогою автоматичного психрометра. Шафа працює за допомогою двигуна 15.

Ручне дистанційне управління електродвигунами насосів та мішалок здійснюють системи, до яких входять кнопкові станції SB, перемикачі режиму роботи SA, магнітні пускачі КМ.

Висновки

В даній самостійній роботі було показано вміння користуватися технічною літературою, нормативними і номенклатурними довідниками.

В самостійній роботі було розроблено пояснювальну записку з відповідними розділами і графічну частину. У графічній частині було розроблено схему автоматизації вистоювання тістових заготовок у вистійній шафі.

Схема автоматизації нам необхідна тому, що це етап машинного виробництва, що характеризується звільненням людини від безпосереднього виконання функцій управління виробничими процесами та передачею цих функцій технічним засобам - автоматичним пристроям і системам.

Для регулювання та контролю кожного технологічного процесу повинні бути вибрані і використані саме ті технічні засоби, які в даному випадку можуть дати максимальний техніко - економічний ефект, бути надійним в експлуатації і у той же час простим і доступним в обслуговуванні.

Список використаної літератури

1. Автоматизація виробничих процесів: Метод. Вказівки до викон.курс. роботи для студ.спец. 7.091701, 7.091702 ден. Та заоч. Форми навчання, Уклад.: Є.Н. Півень, К.С. Архангельська. - К.: УДУХТ, 2002. - 24с.

2. Ладанюк А.П., Трегуб В.Г., Ельперін І.В.. Автоматізація технологічних процесів та виробництв харчової промисловості. - К.: Аграрна освіта, 2001. - 224 с.

4. Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности. - 2-е изд. перед. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 344 с.

5. Петров И.К., Солошенко М.М., Царьков В.А. Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 416 с.

6. Скобло Д.И., Глибин И.П. Автоматический контроль и регулирование процесов пищевих производств. - К.: Техника, 1974. - 488 с.

9. Кошарский Б.Д., Безновская Т.Х., Бек В.А., Горохова М.С. и др. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Изд. 3-е, перер. и доп. Под ред. Б.Д. Кошарского. - Л.: «Машиностроение», 1976. - 488 с.

10. Хажинский М.А. Основы автоматизации процессов хлебопекарного производства. - М.: «Пищевая промышленность», 1971. - 360 с.

11. Гришин А.С., Полторак М.И. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов на хлебозаводах. - М.: «Пищевая промышленность», 1976. - 276 с.

Размещено на Allbest.ru