Автоматизация линии сушки кофе

Введение

 

 

Процесс сушки смеси кофе является одним из важных этапов ее производства. Это очень важно для его дальнейшего хранения. Процесс происходит циклически. Целью создания системы является обеспечения работы системы в номинальном режиме (исключая перегрузку системы и аварийные ситуации), получение порошка кофе заданного качества (температура сушки  270°С), сокращение либо минимальное использование ресурсов на производство.

Для управления процессом  применяется IBM PC совместимый компьютер, на котором установлена ​​SCADA система «Genie»,  предназначена для оперативного контроля, управления, сигнализации, регистрации параметров. Также есть возможность передачи данных на удаленный компьютер с организованной локальной сети.

Задачей на курсовую работу является анализ двух систем автоматизированного проектирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные нормативные документы по созданию АСУ

 

Для создания проектной  и технической документации необходимо использовать ГОСТы и СНиПы и другие нормативные документы.

Рассмотрим и кратко опишем нормативные  документы, использующиеся в курсовой работе:

1. ГОСТ 34.201-89 «Виды, комплектность и обозначение документов». В зависимости от назначения и формы изложения документы подразделяются на виды и типы. Стандарт не устанавливает номенклатуру организационно-распорядительных документов, разрабатываемых на предпроектной и проектной стадиях создания АСУ. Документы в проектах АСУ укомплектовывают на систему или составляющие ее части:

• подсистему;

• задачу (комплекс задач);

• программу (комплекс программ);

• или по виду обеспечения.

На каждый комплект должна быть составлена ведомость документов комплекта, для  программ «Спецификация» по ГОСТ 19.101-77 .

2. ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы, стадии создания». Стандарт устанавливает стадии и этапы создания АС. Процесс создания АС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединённых в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания АС, соответствующей заданным требованиям. Стадии и этапы создания АС выделяются как части процесса создания по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом. Работы по развитию АС осуществляют по стадиям и этапам, применяемым для создания АС.

3. ГОСТ 34.602-89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы». ТЗ на АС является основным документом, определяющим требования и порядок создания (развития или модернизации - далее создания) автоматизированной системы, в соответствии с которым проводится разработка АС и ее приемка при вводе в действие. ТЗ на АС разрабатывают на систему в целом, предназначенную для работы самостоятельно или в составе другой системы. Дополнительно могут быть разработаны ТЗ на части АС:

• на подсистемы АС, комплексы задач АС и т. п. в соответствии с требованиями настоящего стандарта;

• на комплектующие средства технического обеспечения и программно-технические комплексы в соответствии со стандартами ЕСКД и СРПП;

• на программные средства в соответствии со стандартами ЕСПД;

• на информационные изделия в соответствии с ГОСТ 19.201 и НТД, действующей в ведомстве заказчика АС.

4. ГОСТ 34.603-92 «Виды испытаний автоматизированных систем». Стандарт устанавливает виды испытаний АС и общие требования к их проведению. Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения - по ГОСТ 34.003. Требования настоящего стандарта, кроме пп. 2.2.4, 4.4, 4.5, являются обязательными, требования пп. 2.2.4, 4.4, 4.5 - рекомендуемые. 

5. РД 50-34.698-90 «Автоматизированные системы требования к содержанию документов». Требования к содержанию документов, разрабатываемых при создании АС, установлены настоящими указаниями, а также соответствующими государственными стандартами Единой системы программной документации (ЕСПД), Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), Системы проектной документации для строительства (СПДС) и ГОСТ 34.602.

Виды и комплектность документов регламентированы ГОСТ 34.201

6. СНиП 3.05.07-85 (1990) «Системы автоматизации». Настоящие нормы и правила распространяются на производство и приемку работ по монтажу и наладке систем автоматизации (контроля, управления и автоматического регулирования) технологических процессов и инженерного оборудования на строительстве новых, расширении, реконструкции и техническом перевооружении действующих предприятий, зданий и сооружений отраслей народного хозяйства.

Настоящие правила  не распространяются на монтаж: систем автоматизации специальных объектов (атомные установки, шахты, предприятия по производству и хранению взрывчатых веществ, изотопов); систем СЦБ железнодорожного транспорта; систем связи и сигнализации; автоматики систем пожаротушения и дымоудаления; приборов с использованием радиоизотопных методов измерения; приборов и средств автоматизации, встроенных в станки, машины и другое оборудование, поставляемое предприятиями-изготовителями.

Правила устанавливают  требования к организации, производству и приемке работ по монтажу приборов, средств автоматизации, щитов, пультов, агрегатных и вычислительных комплексов автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), электрических и трубных проводок и т.п., а также к наладке смонтированных систем автоматизации.

В процессе проектирования необходимо, также, руководствоваться ГОСТами на систему конструкторской документации и другими стандартами, регламентирующими правила оформления конструкторской документации.

1. ГОСТ 2.001-93 «Общие положения». ЕСКД - комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные нормы и правила по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой на всех стадиях жизненного цикла изделия (при проектировании, изготовлении, эксплуатации, ремонте и др.). Основное назначение стандартов ЕСКД состоит в установлении единых оптимальных правил выполнения, оформления и обращения конструкторской документации. Стандарты ЕСКД распространяются на изделия машиностроения и приборостроения. Область распространения отдельных стандартов расширена, что оговорено во введении к ним. Межгосударственные стандарты ЕСКД распределяются по классификационным группировкам. Внедрение стандартов ЕСКД осуществляется в соответствии с установленным порядком для межгосударственных стандартов.

2. ГОСТ 2.701-84 «Правила выполнения схем». Он состоит из следующих разделов: 1. Виды и типы схем. (1.1 Подразделения схем в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия (установки; 1.2 Подразделение схем в зависимости от основного назначения; 1.3 Наименование и код схем), 2. Общие требования  к выполнению (2.1. Комплект (номенклатура) схем; 2.2. Форматы; 2.3. Построение схемы;  2.4. Графические обозначения; 2.5. Линии связи;

2.6. Перечень элементов; 2.7. Текстовая информация; 2.8. Правила выполнения комбинированных схем).

3. ГОСТ 2.102-68 «Виды и комплектность конструкторских документов». К конструкторским документам (именуемым в дальнейшем словом "документы") относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта. Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные (техническое предложение, эскизный проект и технический проект) и рабочие (рабочая документация). Полный комплект конструкторских документов изделия составляют (в общем случае) из следующих документов: основного комплекта конструкторских документов на данное изделие; основных комплектов конструкторских документов на все составные части данного изделия, примененные по своим основным конструкторским документам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технология

 

Сухие напитки выпускают шипучих («Освежающий» и др.) и нешипучих («Вишневый», «Черносмородиновый» и  др.) видов. Первые состоят из смеси  сахара, виннокаменной кислоты, пищевых эссенций, плодово-ягодных экстрактов, а также гидрокарбонатанатрия. Вторые не содержат пищевую соду, и при растворении сухой части в воде газ не выделяется. В промышленности освоен выпуск почти 20 сухих напитков в виде таблеток и порошка. Состав сухих напитков после растворения в 200 см3 воды идентичен по содержанию сухих веществ и кислотности составу газированных.

Рассмотренная технологическая схема  является участком линии по производству сухих не шипучих напитков. На ней  происходит дозирование, смешивание компонентов напитка и сепарирование, размол, смешивание сахара, после смесь поступает в установку сушки, где при помощи пара производится сушка, и готовый продукт отбирается в бункер временного хранения.

Данная установка принадлежит к установкам периодического действия и поэтому алгоритм её работы содержит цикл (пуск и останов установки). Для запуска процесса должны выполниться некоторые предпусковые условия, а именно: необходимо проверить наличие каждого компонента в сборнике, также необходимо проверить уровень сахара, и уровень в сборнике готового продукта (он должен быть ниже минимального), а также необходимо проверить наличие пара в магистрали.

Последовательность цикла работы установки. Для начала необходимо проверить  все предпусковые условия (описанные выше), если они выполняются необходимо запустить предпусковую сигнализацию, по прошествии времени выключается сигнализация и начинается процесс размалывания, потом сепарирования, потом включаются сита, следующим привод нории, происходит дозировка сахара и останов уже запущенного оборудования. Отмеренная порция сахара поступает в смеситель, куда также поступают соответствующие порции компонентов, после чего  начинается процесс перемешивания, параллельно с этим начинается запуск и прогрев сушильной установки. По прошествии времени смесь при помощи нории поступает в камеру сушки. После того как из смесителя вырабатывается смесь, происходит останов нории о остановка сушильной установки. Готовый продукт после контрольного взвешивания поступает в бункер временного хранения.

 

Рис. 1.1 – Технологическая схема рассматриваемого участка.

1 – шнек подачи сахара из  бункера, 2 – шнек подачи сахар из промежуточного бункера на весы, 3 – шнек подачи сахара в смеситель, 4 – шнек подачи компонента 1 из сборника мерника, 5 – шнек подачи компонента 2 из сборника мерника, 6 – шнек подачи компонента 3 из сборника мерника, 7 – шнек подачи компонента 4 из сборника мерника, 8 – шнек подачи смеси из смесителя на вторую норию, 9 – шнек подачи готового продукта на контрольное взвешивание, 10 – бункер хранения сахара, 11 – нория один, 12 – сепаратор, 13 – мельница, 14 – промежуточный бункер для размельченного сахара, 15 – весы один, 16 – сита, 17 – сборник мерник для компонента 1, 18 – сборник мерник для компонента 2, 19 – сборник мерник для компонента 3, 20 – сборник мерник для компонента 4, 21 – смеситель, 22 – нория два, 23 – установка для сушки и распыления, 24 – вентилятор подачи воздуха, 25 – клапан подачи пара, 26 – контрольные весы, 27 – сборник для готового продукта, 28 – распылительный диск.

 

Рис. 1 – Схема технологического процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Описание схемы автоматизации

 

Рис. 1.2 – Схема автоматизации рассматриваемого участка.

 

Контроль, регулирование и управление всем процессом осуществляет микропроцессорный контроллер на схеме МПК и ПК. На МПК реализованы функции преобразования, управления, переключения и сигнализации, а на ПК преобразования, индикации, регистрации, сигнализации и управления с экрана.

Работа схемы автоматизации: проверку наличия пара в паропроводе с введением этой информации в контроллер её преобразование 10а и индикацию 10б на щите обеспечивает манометр. Проверку наличия сахара и компонентов в емкостях, уровня в промежуточном бункере обеспечивают приборы 1а…9а, а отображение достижения этих уровней на щите обеспечивают светодиоды. Запуск оборудования в работу обеспечивает контроллер. Сигнал автоматического управления через переключатель режимов работы «ручной-автоматический» HS поступает на моторы оборудования (шнеки, распылитель, сепаратор, мельница, смеситель и др). Формирование сигналов управления в дистанционном режиме обеспечивают кнопочные станции H на щите. Результаты сигнализации отображаются на ПК благодаря функции индикации. Измерение веса обеспечивают датчики 11а, которые через преобразователи 11б, поступает на интерфейс ПК или панели. Измерение температуры в сушилке обеспечивает датчик 12а с унифицированным выходным сигналом, далее информация поступает в микроконтроллер и ПК которые обеспечивают контроль и сигнализацию. Запуск контура регулирования в работу обеспечивает сигнал автоматического управления от переключателя режимов работы «ручной-автоматический» 12б поступает на клапан подачи пара 12г. Сигнал автоматического управления от МПК через переключатель режимов работы «ручной-автоматический» 23 поступает на мотор привода клапана 13а. Формирование сигналов управления в дистанционном режиме обеспечивают кнопочные станции 23 на щите. Данные о положении исполнительного механизма поступают на ПК по которому оператор может судить о положении рабочего органа.

 

 

 

 

4.Сравнение двух программных средств автоматизации «Системы автоматизированного проектирования»

 

Система автоматизированного  проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.