Автоматизація процесу виготовлення карамелі

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту з дисципліни “Автоматизація періодичних технологічних процесів”

на тему:

«Автоматизація процесу виготовлення карамелі»

Вступ

автоматизація карамель контроль керування

Карамель за обсягом виробництва серед різних видів кондитерських виробів займає одне з перших місць.

Карамеллю називається кондитерський виріб,виготовлений уварюванням цукрового розчину з крохмальною патокою або інвертним сиропом до карамельної маси, з додаванням різних смакових і ароматичних речовин.

Карамель може бути виготовлена з однієї карамельної маси (льодяникова) або з різними начинками.

Залежно від характеру начинок карамель ділиться: на карамель з фруктово-ягідними, помадними, лікерними, медовими, молочними, марципановими, горіховими, шоколадними, олійно-цукровими і збивними начинками.

Залежно від обробки карамельної маси карамель ділиться: на карамель з тягнути оболонкою і з прозорою оболонкою.

Залежно від зовнішнього оформлення карамель ділиться: на карамель загорнуту і карамель відкриту (обсипная, глянцованная, розфасована в повітронепроникний тару).

Технологічна схема виробництва карамелі на потокових лініях і при періодичному процесі складається з наступних основних стадій:

-підготовка сировини;

-приготування карамельного сиропу;

-варіння карамельної маси;

-обробка карамельної маси (охолодження, надання смакових і фарбувальних речовин, витягування на тянульній машині, проминка і підкатка карамельного батона);

-приготування начинок;

-формування карамелі;

-охолодження карамелі;

-обгортка, розфасовка в герметичну тару або захисна обробка поверхні карамелі (обсипка, глянцювання);

-упаковка карамелі.

1.Аналіз технологічного процесу як об'єкта керування

1.1 Опис технологічного процессу

Рис.1 ФСА лінії виробництва карамелі

ФСА потокової лінії карамельного виробництва передбачені контроль і регулювання тиску гріючої пари у вакуум-апараті за допомогою манометра 5а та регулятора 5б, що впливає на електричний виконавчий механізм 5в, керуючий клапаном подачі пари. Регулювання розрідження у вакуум-апараті проводиться зміною режиму роботи вологоповітряного насоса. З цією метою сигнал вакуумметра 7а надходить на регулятор 7б, який впливає на електричний виконавчий механізм 7в подачі холодної води в вологоповітряний насос. Ця система з'єднана з електроприводом 9а таким чином, що вона вимикається на час вивантаження карамельної маси. Таке блокування необхідне тому, що в процесі вивантаження вакуум-апарат взаємодіє з атмосферою і виникають різкі зміни розрідження.

Регулювання рівня здійснюється в збірнику карамельного сиропу з допомогою датчиків 1а і 2а, передають інформацію на електронний сигналізатор рівня 16, який управляє електроприводом 1в клапана подачі сиропу. Аналогічним чином організовано регулювання рівнів у збірнику начинки, в темперуючій машині і в збірнику перед підкаточною машиною відповідно по контурах 21а, 22а, 21б, 21в, 26а, 27а, 26б, 26в і 30а, 30б,30в.

Стабілізація температури карамельної маси в охолоджуючій машині здійснюється регулятором прямої дії 15, який в залежності від значення температури води,що виходить з сорочки машини, впливає на її приплив.

Регулювання температури начинки в темперуючій машині проводиться шляхом впливу на витрату що проходить через сорочку гарячої води. Датчик температури 24а з'єднаний з позиційним регулятором 24б, який управляє електромагнітним клапаном 24в на протоці води через темперуючу машину. Аналогічним чином проводиться регулювання температури карамелі в охолоджуючій шафі, в якій в якості холодоагенту використовується розсіл.

Для автоматичного регулювання витрати начинки,що подається в подкаточную машину, передбачений електромагнітний витратомір 34а з регулятором 346, що впливає на електричний виконавчий механізм 34г, що змінює положення регулюючого органу на пропускному трубопроводі.

Вимірювання вологості увареної карамельної маси здійснюється непрямим шляхом по температурі її кипіння. При цьому одночасно вимірюється два параметри: температура киплячої карамельної маси за допомогою датчика 10а і розрідження у вакуум-апараті. Вторинний показуючий і само-пишучий прилад 10б відградуюваний у відсотках вологості карамельної маси.

Контроль температур надходячого сиропу і готової карамельної маси проводиться відповідно за допомогою давачів 18а і 14а, підключених до багатоточкового вторинного показуючого приладу 13б.

Контроль температур вхідної та вихідної води в охолоджувальній машині здійснюється датчиками температури відповідно 16а і 17а, з'єднаними через перемикач 16б з вторинним приладом 16в. Контроль температури начинки на вході в підкаточну машину забезпечується датчиком 36а, з'єднаним із вторинним показуючим приладом 36б.

1.2 Теоретичні основи технологічного процесу

Карамель за обсягом виробництва серед різних видів кондитерських виробів займає одне з перших місць.

Карамельна маса при температурі понад 100 ° С являє собою густу прозору рідину. У міру зниження температури в'язкість її значно зростає. Маса набуває пластичність при температурі 70-90 ° С. При цих температурах вона добре формується. При подальшому охолодженні нижче 50 ° С карамельна маса перетворюється на тверде склоподібне тіло.

Технологічний процес приготування карамелі складається з наступних стадій: приготування сиропу; приготування карамельної маси; охолодження і обробка карамельної маси; приготування карамельних начинок; формування карамелі; охолодження карамелі; загортання або обробка поверхні карамелі; пакування.

Кожна з цих стадій включає багато окремих операцій, які на різних підприємствах і при виробленні карамелі різних найменувань виконуються по-різному.

Вихідним продуктом для одержання карамельної маси є цукровий сироп. Сиропом називають концентрований (понад 40%) розчин різних цукрів (сахарози, глюкози, мальтози, фруктози і т.д.) або їх суміші у воді.

Сироп представляє собою прозору в'язку, майже безбарвну рідину. Залежно від розчиненого цукру сироп називають: цукром (сахарози), інвертний (суміш рівних кількостей глюкози і фруктози), сахаропаточним (сахароза і меляса) і т.д.

У карамельному виробництві зазвичай використовують комбіновані сиропи, до складу яких входить не один вид цукру, а два або більше.

Застосування патоки або інвертного сиропу у карамельному виробництві обумовлено їх антикристалізаційними властивостями. Не представляється можливим приготувати карамельну масу без додавання антикристалізаторів. При уварюванні розчину цукру концентрація його безперервно підвищується і досягає насичення, тобто такого стану, коли подальше збільшення концентрації призводить до перенасичення і виділенню цукру у вигляді кристалів.

У зв'язку з усім перерахованим вище вихідною сировиною для приготування карамельного сиропу як напівфабрикату для виготовлення карамельної маси служать цукор і патока.

1.3 Карта технологічних параметрів

Однією із основних задач, що виникають при виготовленні карамелі, являється забезпечення чіткого дозування начинки, її перемішування, яке супроводжується підігрівом. В свою чергу після закінчення підготовки начинки,продукт потрібно відвантажити і підготувати його до наступної операції.

Стаціонарний режим характеризується сталістю в часі рівня, температури, витрат і інших показників роботи збірника начинки та темперуючої машини.

Перехідні режими виникають при різноманітних порушеннях стаціонарного режиму. Зміна режиму може відбутися в результаті різних зовнішніх і внутрішніх збурюючих впливів.

До зовнішніх збурюючи впливів, наприклад, відносять зміну рівня і температури начинки. Найбільш суттєвими внутрішніми збурюючими впливами являється зміна якості чи кількості вихідного продукту.

Крім виконання оптимальних умов, що забезпечують надійність роботи контуру підготовки начинки, необхідно також організувати найбільш економічну роботу установки.

Технологічна карта процесу

Параметр	од. вим.	min	норма	max
Рівень вихідного продукту	кг	100	130	150
Температура продукту	оС	35	40	50

2. Розроблення функціональної схеми автоматизації

2.1 Обґрунтування і вибір параметрів контролю, реєстрації, керування, регулювання, захисту, блокування та сигналізації

Виходячи з наведеного вище, виберемо величини, що підлягають контролю, сигналізації, захисту та регулюванню.

Керуванню підлягають:

Рівень в збірнику начинки;

Рівень в темперуючій машині;

Контролю підлягають:

температура готового продукту;

рівень готового продукту в темперуючій машині;

робота мішалки.

Сигналізації підлягають:

температура в темперуючій машині;

рівень готового продукту в темперуючій машині;

рівень в збірнику начинки

робота завантажувача начинки

робота контуру подачі води

2.2 Визначення функціональних ознак системи автоматизації

№	Обсяг автоматизації Назва параметру	Показ	Сигналізація	Керування	Індикація
1	2	3	4	5	6
1	Рівень в збірнику начинки		+	+	+
2	Рівень в темперуючій машині		+	+	+
3	температура готового продукту		+	+
4	температура в темперуючій машині		+	+
5	робота завантажувача начинки	+	+	+	+
6	робота контуру подачі води	+	+	+	+

2.3 Проектування ФСА та її опис

Рис. 2 Функціональна схема автоматизації реактора періодичної дії

1 стадія:запуск контуру загрузки начинки,завантаження начинки в збірник до повного його заповнення.

2 стадія:відкриття клапана на завантаження темперуючої машини.

3 стадія:заповнення темперуючої машини до верхнього рівня.

4 стадія:запуск контуру подачі гарячої води.

5 стадія:запуск процесу перемішування.

6 стадія: відкриття клапану відвантаження,та вигрузка виходного продукту.

3. Вибір технічних засобів автоматизації і розроблення структурної схеми системи управління

3.1 Вибір і обґрунтування технічних засобів автоматизації

Давач температури - ДТ-1М-Х

Технічні характеристики

Діапазон вимірюваної температури *, ° С 0 ... +120

Величина гістерезису (зона повернення) *:

в діапазоні 0 ... +79 ° С, ° С ± 2

в діапазоні +80 ... +120 ° С, ° С ± 1

Похибка виміру: *

в діапазоні 0 ... +85 ° С, ° С ± 1

в іншому діапазоні, ° С ± 2

Напруга живлення:

ДТ-1М-Х, В 10 ... 35 (АC) або 8 ... 31,2 (DC)

ДТ-1М-ХТ, В 48 ... 83,2 (DC)

Споживаний струм, не більше, мА 1930

Електричні параметри контактів реле:

максимальне комутоване напруга:

ДТ-1М-Х, У 35 (АC1) або 31,2 (DC1)

ДТ-1М-ХТ, В 83,2 (DC1)

максимальний комутований струм:

ДТ-1М-Х, А 1,0

ДТ-1М-ХТ, А 0,5

Габаритні розміри, мм 60 х 135 х 45

Маса, не більше, кг 0,2

Ступінь захисту за ГОСТ 14254-96: IР65

У якості давача рівня взято ультразвуковий давач рівня рідини Ultrasonic M18 1-10 V. 330, виробництва компанії Honeywell.

Ультразвуковий датчик для промислових призначень: вимір відстані, регулятор рівня в резервуарах, вимірювання розміру та виявлення товарів, обробка матеріалів і т.д. Матеріал товарів не є критичним. Датчик працює також з прозорим речовиною, таким як скло. Легкі і швидка установка параметрів, використовуючи спеціальну "функцію вивчення". Моделі з перемикається (PNP) або аналоговим виходом, з контактним підключенням. Типи з перемикається виходом мають три додаткових функції; звичайний режим, вікно і гістерезисних режим і дві контактні функції, нормально відкритий та нормально закритий. Датчики з аналоговим виходом забезпечують вихідну напругу, пропорційну відстані. Вихідна напруга може бути позитивним чи негативним. Напруга живлення

Вихід PNP: 12-30 В =

аналоговий вихід: 15-30 В =

Макс. споживаний струм

вихід PNP: <35 мА

аналоговий вихід: <40 мА

вихід PNP: Макс. 500 мА, NO / NC

аналоговий вихід: 1-10 В

Температурний діапазон: від -15 до +70 ° C

Герметичність: IP67

З'єднання: 5-контактний конектор M12х1 мм

Розміри: M18 (х1) х93 мм (без контактів)

Мікропроцесорний програмований контролер МІК-51:

1) Компактний малоканальний багатофункціональний високопродуктивний мікропроцесорний контролер.

2) Автоматичне регулювання і логічне управління.

Функціональні можливості:

Контролер МІК-51 це - проектно-компонований виріб, який дозволяє користувачеві вибрати потрібний комплект модулів і блоків згідно числу і вигляду вхідних-вихідних сигналів;

Вбудовані засоби самодіагностики: сигналізація та ідентифікація несправностей, про вихід сигналів за допустимі межі, про збої і тому подібне.

У контролерах МІК-51 є розвинена система міжконтролерного обміну, за допомогою якої контролери можуть об'єднуватися в локальну або розподілену мережу, що управляє. У мережі контролери можуть обмінюватися інформацією, як з комп'ютером, так і між собою. Дана функція забезпечує можливість організації розподіленої обробки даних, а також збільшення числа каналів введення-виводу. При використанні функції межконтролерного обміну значно знижується інформаційне навантаження на мережу.

Технічні характеристики:

Об'єм пам'яті: ПЗП - 128 кбайт, ОЗУ - 4 кбайт

Час циклу: не більше 0.1

Похибки перетворення: АЦП: ±0.2%; ЦАП: ±0.2%

Трирівнева (по входу, виходу і живленню) гальванічна ізоляція

Збереження інформації при відключенні живлення

Час збереження інформації при відключенні живлення - 10 років

Канал інтерфейсного зв'язку RS-485

Швидкість обміну - до 921 Кбіт/с

Температура довкілля: від від -40°С до +70°С

Напруга живлення: від мережі змінного струму ~220, (50±1)Гц

Споживана потужність: не більше 13 ВА

Маса блоку: не більше 1,0 кг

3.2 Специфікація на технічні засоби автоматизації

№ п/п	Назва параметра	Назва засобу та коротка технічна характеристика	Тип	К-ть
1	Рівень	ультразвуковий давач рівня рідини	Ultrasonic M18 1-10 V. 330	2
2	Температура	Давач температури	ДТ-1М-Х	1
3		Мікропроцесорний програмований контролер	МІК-51	1
4		Запірний клапан	NORI 40 ZXLBV/ ZXSBV	3
5		Електропривод запірного клапана	МРП-1,6М-25-55	3
6		Пропелерна мішалка	«Талнах»	1
7		Електродвигун темперуючої машини	АИР80В6	1

3.3 Розроблення структурної схеми системи управління

4. Реалізація програм керування для ПЛК

4.1 Розроблення алгоритмів управління

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

4.2 Створення програм керування для ПЛК

Висновок

В даному курсовому проекті було розглянуто процес виготовлення карамелі. Також було визначено теоретичні основи процесу, який протікає у самому контурі підготовки начинки та основні параметри, що впливають на нього.

На основі цього була розроблена FBD програма керування ПЛК у редакторі «Альфа». Створена програма забезпечує якісну роботу всієї установки, високу точність регулювання температури і рівня продукту.

Для технічної реалізації системи були вибрані відповідні технічні засоби автоматизації.

Отже, результатом виконання даного курсового проекту є розроблена функціональна схема автоматизації контуру підготовки начинки періодичної дії, програма керування у середовищі «Альфа» і підібрані необхідні ТЗА.

Список використаної літератури

Ястребецкий М.А., Солянин В.Л. Определение надежности аппаратуры промышленной автоматики в условиях эксплуатации.- М.: Энергия. 1968.

В.Ф. Комиссарчик, Автоматическое регулирование технологических процессов. Учебное пособие, Тверь 2001.

Л.А.Шириков Автоматизация производственних процесов АСУТП в пищевой промишлености М.:Агропромиздат, 1986.

Сборник технологических инструкций по производству карамели,конфет,ириса,шоколада,,порошка какао,мармеладо-пастильних изделей,драже и халви М.: Пищепромиздат, 1968.

Размещено на Allbest.ru

...