Пастеризация молока

ВСТУП

 

Метою даного курсового проекту є  вдосконалення системи автоматизації пастерізаційної установки, а саме вдосконалення контурів контролю і регулювання основних параметрів, підтримання на певному рівні яких забезпечує безперебійне протікання технологічного процесу.

Автоматизація виробництва – вищий рівень розвитку машинної техніки, коли регулювання й управління виробничими процесами здійснюються без участі людини, а лише під її контролем. Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керуючими засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів, інтелектуальних засобів вимірювання і контролю, інформаційно об'єднаних промисловими мережами.

Автоматизація виробництва — один з головних напрямів науково-технічного прогресу. Основою будь-якого виробництва є технологічний    процес — певна взаємодія знарядь і предметів праці, обслуговуючої і транспортної систем, що утворюють складну багаторівневу виробничу систему, в результаті чого випускається продукція, що відповідає критерію якості у заданих обсягах. Переміщення предметів праці від однієї стадії обробки до іншої можна визначити як матеріальний потік у виробничому просторі.

Для забезпечення роботи виробничої системи слід організувати ще інформаційний та енергетичний потоки. Виробничий процес можна представити як систему, що перетворює потоки енергії, матеріалів і інформації. З позиції автоматизації за характером матеріального потоку технологічні процеси можна розділити на два типи безперервні і дискретні. В безперервних технологічних процесах матеріальний потік і інформація, що його відображає безперервні. Матеріальний потік, що проходить через технологічне обладнання і зазнає там в кожен момент часу зміни своїх вла-стивостей є неперервним.  У безперервних

 виробництва зайнято мало людей, тому за рахунок автоматизації можна знизити витрати матеріалів та енергії або стабілізувати технологічний процес, виключивши його залежність від суб'єктивних чинників.

Для управління таким виробництвом вимагається узгодження динамічних характеристик об'єкту управління і системи автоматичного регулювання в усьому інтервалі зміни регульованих величин.  Для дискретних технологічних процесів характерна вихідна продукція у вигляді виробів, що обчислюються в штуках. До дискретних відносять виробництва з кінцевим числом станів змінних, наприклад з включенням (відкриттям) і відключенням (закриттям) клапанів, засувок, пускачів по сигналах двопозиційних датчиків. Автоматизація дискретного виробництва розвинена менше внаслідок більшої різноманітності виробів і операцій, підвищених вимог до точності операцій. Тут зайнята значна кількість робітників ручної праці. Для дискретного виробництва характерне величезне число варіантів автоматизації, операцій, що відрізняються послідовністю, затратами і ефективністю. Їх зіставлення вимагає формального опису алгоритмів керування устаткуванням і розробки моделей організації виробництва.  У реальних задачах частіше за все спостерігається поєднання обох видів виробництв, що називають безперервно-дискретним виробництвом. Крім того, методи автоматизації дискретного виробництва все частіше застосовують до автоматизації безперервного виробництва.

Основне завдання регулювання режиму роботи компресорних агрегатів і станцій полягає в підтримці постійного заданого тиску стисненого повітря в пневмомережі шляхом зміни продуктивності компресорів відповідно споживанню стисненого повітря. У загальному випадку таке регулювання може бути здійснено впливом на комунікації, компресор або його привід. Найбільш ефективним і перспективним являється регулювання продуктивності компресорів впливом на їх привід. Автоматичне регулювання продуктивності компресорів здійснюється в системах автоматичної стабілізації тиску стисненого повітря.

1  Техніко-економічне обґрунтування

автоматизації

 

    Нова техніка, технології, зокрема інноваційні, засоби автоматизації, розроблювані і впроваджені у  виробництво, повинні давати корисний  результат. Він може бути економічним, що виявляється в зниженні  витрат підприємства на виробництво  і підвищення прибутку, а також  соціальним, екологічним та ін.

    При впровадженні проекту  підприємство несе разові витрати, пов’язані з розробкою проекту, а також із придбанням і встановленням необхідного устаткування, засобів програмного забезпечення і ін.

Головною метою автоматизації технологічних процесів є покращення ефективності праці, поліпшення якості продукції, що випускається,  створення умов для оптимального використання всіх ресурсів виробництва.

Автоматизація повинна забезпечити оптимальне проходження технологічного процесу та максимальний виробничий ефект при найменших затратах праці, матеріалів та енергії. У зв’язку з цим будь який проект автоматизації в цілому та прийняті в ньому технічні рішення повинні бути економічно обґрунтовані.

Економічна ефективність автоматизації – основний критерій якості функціонування автоматизованого об’єкту. Цільова функція автоматичних і автоматизованих систем управління – отримання максимальної величини технологічної складової прибутку за рахунок досягнення основних техніко-економічних показників виробництва на рівні або вище їх нормованих значень.

В наш час основою збільшення ефективності роботи виробництва є модернізація агропромислових підприємств, а також повна заміна старих засобів автоматизації на сучасні – нові, на базі мікропроцесорної техніки. Модернізація здійснюється шляхом розробки та впровадження науково-технічної продукції – автоматизованих систем управління технологічними процесами виробництв з використанням ефективних і надійних засобів автоматизації світового рівня.

Фактори підвищення економічної ефективності автоматизації у харчовій промисловості дуже різноманітні. У сучасних умовах домогтися економічної ефективності автоматизації тільки за рахунок зменшення чисельності обслуговуючого персоналу в ряді  випадків не вдається, тому що сучасні заводи, цехи, відділення, ділянки обслуговуються порівняно малою  кількістю  людей.

Тому до факторів підвищення економічної ефективності можна віднести

наступні: підвищення якості продукції, зниження витрат сировини і різних видів

енергії, скорочення відходів виробництва, підвищення ритмічності виробництва, підвищення продуктивності  праці,  збільшення  обсягу продукції, що випускається, поліпшення умов праці обслуговуючого персоналу за рахунок виключення робіт на шкідливих, небезпечних для  життя і здоров'я людей ділянках виробництва. Подальший розвиток автоматичних систем за рахунок їх ускладнення та більшого насичення засобами автоматизації економічно недоцільно. Необхідно підвищувати технічний рівень систем і розширювати коло задач управління. Модернізація системи, що погоджує роботу виробничого комплексу, дозволяє значно упорядкувати збір і обробку економічної інформації, виключити непогодженість роботи окремих агрегатів у часі, простої устаткування, прискорити обробку матеріалів. Тому автоматизація управління виробничим комплексом із широким використанням засобів обчислювальної техніки може дати значний економічний ефект.

Впроваджена автоматизована система контролю за протіканням такого процесу як пастеризація молока призначена для:

   - підвищення ритмічності роботи виробництва за рахунок узгодження                 навантажень відділень;

 - поліпшення якості та швидкодії керуванням основних технологічних параметрів;

- неймовірна мінімізація  відхилень від норм  режиму;

- заміна морально і  фізично застарілих існуючих  засобів автоматизації;

- централізація керування  параметрів другого рівня важливості;

 

- реалізації сучасних  принципів керування.

 - полегшення праці робочого персоналу, шляхом вище вказаної централізації.

Автоматизована система управління процесом пастеризації молока з використанням  промислового контролеру VIPA System 200V забезпечує  підвищення   продуктивності   системи  і значно полегшує роботу апаратникам, покращує  ефективність роботи пастеризаційної установки, має

значно менші вимоги (особливо щодо площі для їх розташування). Крім того система перспективна з точки зору включення її в автоматизовану систему управління виробництвом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ’ЄКТА АВТОМАТИЗАЦІЇ

 

Автоматизація пастеризації молока.

Пастеризаційна установка призначена для очищення, пастеризації та охолодження молока в безперервному тонкошаровому закритому потоці при автоматичному контролі і регулюванні технологічного процесу.

Стадії технологічного процесу.

 Виробництво пастеризованого  молока включає в себе наступні  стадії:

- Приймання молока і  оцінку його якості;

- Нормалізацію за вмістом  жиру;

- Підігрів і очистку  нормалізованого молока;

- Гомогенізацію молока;

- Пастеризацію молока;

- Охолодження;

- Фасування в тару;

 

Рисунок 2.1 – Технологічна схема автоматизації

        1 – Ємність для зберігання нормалізованого молока;

                      2 – Пастеризаційно-охолоджувальна  установка;

                      3 – Сепаратор;

                      4 – Гомогенізатор;

                      5 – Ємність для зберігання пастеризованого молока;

При роботі установки разом з сепаратором, гомогенізатором, або іншим додатковим устаткуванням можливе плавне регулювання продуктивності, і підтримка постійного тиску продукту на виході.

 

Рисунок 2.2 - Гомогенізатор

Комплектація установок автоматичним клапаном з позиціонером забезпечує

охолодження продукту до заданої температури.

В залежності від моделі пастеризаційно-охолоджувальні установки можуть

розрізнятися продуктивністю і температурним  режимом,  але  при  дотриманні

всіх вимог якість отриманого продукту залишається незмінним.

 

Рисунок 2.3 – Пастеризаційно-охолоджувальна установка

Згідно діючих стандартів пастеризаційної установки забезпечують автоматизацію контролю, регулювання і запису температури, положення перемикальних клапанів.

 

3 ОСНОВНІ РІШЕННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ

 

Автоматизована система керування технологічним процесом пастеризації молока, яка була встановлена на Сумському молочному заводі ДП «Аромат» є застарілою і економічно не вигідною. В цій системі автоматизації використовувалися засоби автоматизації серії КОНТУР-2 наприклад регулятор РС-29.1, які є не надійними, так як вони часто виходять з ладу, потребують підсиленого догляду і т.д. У зв’язку з технічним прогресом сучасні засоби автоматизації є набагато надійніші, коштують вони більше, але швидко окуповують свою вартість.

 

Рисунок 3.1 – Регулятор РС-29.1 серії «КОНТУР-2»

При модернізації системи автоматизації пастеризації молока було  використано засоби автоматизації, які показали свою надійність в роботі і вигідність в економічному плані, наприклад: термометри опуру ТСМ-У Метран 274, датчики тиску Aplisens PC-28, хвильовий рівнемір Rosemount 5300 і ін., а також вторинні показуючи прилади ІТМ-11 компанії «МІКРОЛ», також цю систему було розроблено на базі мікропроцесорного контролера Schneider Modicon M340.

 

 4 МАТЕРІАЛЬНО-ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ

 

Автоматизована система керування технологічним процесом пастеризації молока забезпечує:

- збір інформації від  аналогових і дискретних датчиків  про хід технологічного процесу  і стан обладнання;

- контроль і світлова  сигналізація порушення технологічного процесу та зміну стану обладнання;

- надання персоналу оперативної  інформації про об'єкт у вигляді  мнемосхеми на екрані монітора  ПК із поточними значеннями  аналогових і дискретних параметрів.

В даній системі передбачені такі рішення автоматизації: контур контролю та регулювання рівня в ємностях зберігання молока, контур контролю та регулювання витрати молока, контур контролю та регулювання температури а пастеризаційній установці та в трубопроводах гарячої води, пари і молока, контур контролю тиску в трубопроводі, контур контролю та керування двигунами.

У проекті системи автоматизації даного виробництва використовуються датчики, перетворювачі і виконавчі механізми виробництва  Росії, України та країн Євросоюзу, які зарекомендували себе при роботі в різних галузях промисловості.

В якості  програмуємого  логічного  контролера застосований контролер фірми VIPA System 200V, який має високу надійність і перевірений у роботі на заводах харчової та хімічної промисловості.

Для вимірювання наступних технологічних величин викори-стовуються такі датчики:

Вимірювання витрати – для вимірювання даного параметра встановлено вихровий витратомір Rosemaunt 8800 (рисунок 4.1)

 

 

Рисунок 4.1 – Вихровий витратомір Rosemaunt 8800

Вимірювання температури – термоперетворювач опору Метран 274 (рисунок 4.2) призначені для вимірювання температури у середині продукту, а також можуть використовуватися в якості датчиків для вимірювання температури і вологості   в  термокамері психрометричним методом.  Діапазон  вимірювання:  -40°…+180°C.