Использование программной среды Labview и ее приложения IMAQ Vision Builder в системе автоматизации технологических параметров процесса гомогенизации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование программной среды Labview и ее приложения IMAQ Vision Builder в системе автоматизации технологических параметров процесса гомогенизации

Орешина М.Н.

Automation of system control process homogenization is important problem. We created the automatic system control of homogenization with application the program environment Labview and her supplement IMAQ Vision Balder. This system includes measurement and control size of drops and pressure of milk mixture. Program IMAQ with video camera can carry out analysis of video image quickly and reliably, because IMAQ includes library of function for image processing. Labview with Multifunction Data Acquisition can use for generation signal operation homogenizer.

Разработка системы автоматизированного управления параметрами гомогенизации является актуальной задачей. Это связано с необходимостью создания эффективных и одновременно достаточно простых и надежных систем измерения и контроля параметров, которые устойчиво работали бы в условиях реального производства.

Гомогенизация смесей представляет собой процесс дробления жировых частиц до размеров порядка 1…2 мкм и их равномерное распределение в пространстве. При производстве большинства молочных продуктов гомогенизация является важным звеном технологического процесса, в значительной степени определяющим качество готового продукта. Технологическими параметрами, которые необходимо контролировать при гомогенизации, являются дисперсность частиц и давление гомогенизации. Ряд возможностей предоставляемых Labview позволил выбрать эту среду программирования в качестве основного инструмента для решения поставленных выше задач.

В настоящее время на производстве дисперсность оценивается с помощью центрифугирования образцов, и по величине отстоя жира, полученного за заданное время, делают вывод, о дисперсности гомогенизированного продукта. Наиболее наглядным является метод, при котором на исследуемых под микроскопом образцах гомогенизированного продукта, оцениваются параметры статистического распределения размеров частиц. labview графическое изображение гомогенизация

Степень гомогенизации или показатель гомогенности продукта количественно может оцениваться величиной среднего квадратического отклонения концентрации жира Сi в отдельных пробах, имеющих линейные размеры (масштабы), равные 1,5…2 диаметрам исходных жировых шариков, от средней концентрации жира в продукте:

(1)

где n - число взятых для анализа проб.

Степень гомогенизации молока существенно зависит от выбранного масштаба ее оценки, от расстояний, на которые перемещаются частицы жировых шариков в результате их измельчения, от соотношения размеров жировых шариков и масштаба оценки гомогенизации.

Однако, параметром, достаточно характеризующим гомогенизацию, является средний размер частиц дисперсной фазы или обратная ему величина - дисперсность. Выбирая этот параметр для оценок, считают, что равномерное распределение частиц в пространстве произойдет автоматически.

Использование современных технологий в области обработки графических изображений, в частности программного обеспечения LabVIEW компании National Instruments и его приложения IMAQ Vision Builder 6 позволяет, быстро и с высокой точностью измерений проводить анализ дисперсности жировых частиц.

Для оценки степени гомогенизации отбирается проба гомогенизированного продукта, помещается под объектив микроскопа и регистрируется с помощью насадки и цифровой видеокамеры. Далее, применяя IMAQ Vision Builder, ведется обработка полученного изображения, то есть определяется количество частиц жира в продукте, их размеры, площади, объем, а также характер распределения в пространстве. Размеры графических объектов, определяемые с помощью данной программы, представлены в пикселах. Для перевода их в микрометры регистрируется при тех же настройках микроскопа и видеокамеры микрометрическая шкала, что позволяет определить количество пикселов в одном микрометре.

Таким образом, за счет использования программы «Машинное зрение» повышается точность измерения размеров частиц и уменьшается время, затрачиваемое на исследование их дисперсности. Лицевая панель программы по исследованию жировых частиц гомогенизированных продуктов, разработанная с использованием IMAQ Vision Builder, представлена на рисунке 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В производственных условиях дисперсность молочных продуктов можно контролировать по схеме, приведенной на рисунке 2.

Из трубопровода с продукции через вентиль с помощью пробоотборника отбирается проба гомогенизированного продукта, и разбавляется водой в разбавителе в пропорции 1:40. Из разбавителя вручную отбирается проба разбавленного продукта и заносится на предметное стекло микроскопа. С помощью микроскопа и цифровой видеокамеры фотографируется изображение в поле зрения микроскопа, заносится в компьютер и обрабатывается в среде LabVIEW.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Если параметры дисперсности не удовлетворяют контрольным параметрам, то срабатывает сигнал, подающий соответствующую информацию оператору. Если параметры сфотографированного изображения удовлетворяют контрольным, то работа гомогенизатора продолжается.

Система автоматизации, разработанная по предложенной схеме, позволяет оперативно и с требуемой точностью анализировать дисперсность частиц и по этому параметру контролировать работу гомогенизатора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для контроля и регулирования давления при гомогенизации разработана система автоматизации на базе персонального компьютера с использованием программной среды Labview и NI DAQ - плат PCIX модулей (устройство ввода - вывода данных). Схема контроля и регулирования давления процесса гомогенизации представлена на рисунке 3.

Блок-диаграмма разработанной системы мониторинга и регулирования давления представлена на рисунке 4.

Аналоговые сигналы с первичных преобразователей давления поступают на DAQ-плату - многофункциональное устройство сбора данных, где преобразуются в цифровой код, фильтруются от помех и преобразуются в величины, соответствующие выбранным единицам измерения. Далее сигнал в цифровом виде вводится в компьютер, где с помощью программной среды Labview усредняется за заданный временной интервал, выводится на монитор виртуального осциллографа и сравнивается с критическими величинами. Использование виртуального осциллографа позволяет отслеживать изменение давления во времени. Текущие значения давления за определенное время записываются в отдельные файлы, для просмотра которых не требуется запуск Labview. Если текущее значение сигнала выходит на заданные пределы, то на экране монитора загораются сигнальные лампы и сигнал поступает на аналоговый выход. Далее сигнал поступает на регулирующее устройство насоса.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование среды графического программирования Labview позволяет быстро создавать виртуальные приборы с большими возможностями для анализа и удобным для пользователя интерфейсом. Применение NI DAQ- устройств позволяет быстро и безопасно изменять способы подключения датчиков к измерительным цепям. Ранее разработчики системы сбора данных тратили большое количество времени, определяя типы сигнала, подключения, уравнения преобразования и единицы измерения.

С применением DAQ -устройств необходимо только заполнить пробелы, чтобы определить входной сигнал, задавая его название и описание, тип используемого преобразователя, и требуемые шкалы и единицы измерения. При этом имя канала будет соответствовать измеряемой физической величине со всеми процессами преобразования, определенными для пользователя. Такая конфигурация канала позволяет экономить время и не требует изучения дополнительных сведений.

Литература

1 Дж. Тревис Labview для всех - Москва, Талам 2003 -630с

2 Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М. Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств, Орел, ОГПУ, 2001, 687 с.

Размещено на Allbest.ru