Анализ технологической схемы и выбор методов и средств автоматизации

Введение

 

 

 

Автоматизации производственных процессов как одному из основных путей осуществления технического прогресса придается особое значение.

Автоматизация производственных процессов в мясной промышленности направлена на повышение эффективности  всех участков производства и обеспечение высокого качества выпускаемой продукции.

За последние годы в мясной промышленности созданы  необходимые предпосылки для  автоматизации производственных процессов: внедрены высокопроизводительные поточно–механизированные линии, быстродействующие агрегаты, осуществлена комплексная механизация отдельных участков и цехов, разработаны специальные технические средства автоматизации. В этих условиях автоматизация позволяет поддерживать необходимые параметры на заданном уровне, улучшает качество выпускаемых изделий, повышает производительность труда, способствует экономии сырья и материалов, сокращает расход всех видов энергии и топлива на единицу выпускаемой продукции, обеспечивает безопасные условия труда, улучшает все технико-экономические показатели работы предприятий.

При описании схем автоматизации  технологических процессов указывается, что достигается в результате внедрения автоматизации в каждом конкретном случае (например, сокращение продолжительности процесса, точное поддержание заданных параметров, облегчение труда рабочих и т.д.).

 

 

 

В работе решается задача автоматизации технологического процесса обработки шквары с помощью центрифуги ОПН- 1000.Она включает четыре раздела, введение и заключение.

В первом разделе приводится анализ технологического процесса обработки шквары с помощью центрифуги ОПН- 1000, составляется его функциональная схема, дается обоснование выбора параметров измерения, регулирования и сигнализации.

Во втором разделе  определяется состав средств автоматизации, которые наносятся на функциональную схему, и дается описание предложенной функциональной схемы автоматизации технологического процесса.

В третьем разделе  дается обоснование структуры математической модели вакуум- горизонтального котла как объекта управления и идентифицируются его параметры с помощью ЭВМ и метода интегральных оценок.

В четвертом разделе  на основе математической модели объекта  управления, структура и параметры  которой определены в предыдущем разделе, обосновывается структура  закона управления (ЗУ), осуществляется его синтез методом стандартных коэффициентов, проводятся и анализируются результаты численного исследования эффективности замкнутой САУ, делается вывод о соответствии синтезированной системы заданным требованиям.

 

 

 

 

1. Анализ технологической схемы и выбор методов и средств автоматизации.

 

 

 

Предприятия мясной промышленности вырабатывают кормовую муку, кормовой и технический жир. Высокое содержание в кормовой муке белков, жиров и  минеральных веществ обуславливает  ее ценность как продуктов для вскармливания сельскохозяйственных животных и птиц. В зависимости от исходного сырья получают муку кормовую: мясокостную, мясную, кровяную, костную и муку из гидролизированного пера.

При получении мясокостной  муки не производят сортировку жирового сырья, при загрузке в котлы к мякотному сырью добавляют 20-25 % сырой кости. При использовании вываренной кости ее количество изменяют с учетом коэффициента пересчета на сырую. Технологический процесс производства мясокостной муки осуществляется по схеме:

Мякотное сырье без сортировки измельчают на силовом измельчителе и загружают в горизонтальные вакуумные котлы. Жирную влажную  шквару после разварки и подсушки выгружают в шнековый приемник и  из него с помощью наклонного шнека  подают в накопитель, расположенный над центрифугой.

Для обезжиривания шквары используют центрифугу дискретного действия с  нижней механизированной выгрузкой  и полуавтоматическим управлением.

Продукт поступает в ротор по лотку, закрепленному на кожухе. Рабочая частота вращения ротора центрифуги 24,16 об/сек. По окончании процесса центрифугу останавливают с помощью тормоза, электродвигатель

 

 

 

 

 

 

переключают на вращение в обратном направлении с частотой 1,6 об/сек. и срезают осадок с помощью ножевого устройства. Осадок из ротора ссыпается в транспортирующее устройство через сегрегатор. Жир отводится из ротора центрифуги непрерывно через фильтрующую ткань, закрепленную над перфорированном бортовым кольцом, и собирается в приемник, откуда насосом перекачивается в отстойник вместимостью 0,85 м³. В процессе отстаивания жир 2 или 3 раза отсаливают мелкой сухой поваренной солью (2- 3 % массы жира), через каждый час отсолки из отстойника сливают образовавшуюся фузу. Отстаивание длится 5- 7 ч. при температуре 60- 70 ˚С .

Очищенный жир сливают в специальные цистерны. Обезжиренная влажная шквара, коагулят крови и костный полуфабрикат скребковым конвейером подаются на распределительный шнек, установленный над бункерами для сбора обезжиренной шквары. Из бункеров обезжиренная шквара ссыпается в горизонтальные вакуумные котлы для сушки, снабженные открывающимися днищами. При загрузке котлов необходимо исключить контакт обезжиренной шквары, коагулята крови и костного полуфабриката с нестерильным сырьем.

Высушенная обезжиренная шквара выгружается из горизонтальных котлов на шнековый, из него на ленточный  конвейер, на котором установлен магнитный  уловитель металломагнитных примесей. Далее шквара измельчается и просеивается на вертикальном дробильно- просеивающем агрегате и с помощью шнека мука подается на норию и на бестарное хранение в бункер.

Таким образом , необходимо автоматизировать следующие операции в рассматриваемом процессе обработки  шквары:

- включение и выключение  дробилки и вибросита;

- регулирование температуры на выходе вакуум- горизонтального котла, центрифуги;

- определения верхнего  и нижнего уровня заполнения  жировым сырьем и сырой костью  бункера- дозатора;

- обеспечение заданных  временных интервалов технологического  процесса (ТП);

- индикацию параметров и хода протекания (ТП);

- дублирование автоматического  управления всеми процессами  ручным управлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

1. Проведен анализ  технологической схемы обработки  шквары с помощью центрифуги  ОПНО- 1000 и выбраны методы и средства автоматизации.

2. Разработана функциональная  схема автоматизации технологического  процесса обработки шквары с  помощью центрифуги ОПН- 1000, включающая  автоматические регуляторы температуры  на выходе вакуум- горизонтального котла.

3. На основании экспериментально  полученной кривой разгона САРТ  в вакуум- горизонтальном котле  определены структура его математической  модели и с помощью ЭВМ и  системы СИАМ идентифицированы  ее параметры.

4. Выбраны структура  закона управления в виде ПИД- регулятора, параметры которого определены методом стандартных коэффициентов. Численные исследования синтезированной САРТ показали, что она удовлетворяет всем требованиям задания.

В результате проделанной  работы получились следующие данные:

; ; .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание ФСА, ее состава и принципа действия.

 

 

 

Функциональная схема  автоматизации технологического процесса обработки шквары с помощью центрифуги ОПН-1000 представлена на рис.2.1. Процесс обработки шквары циклический. Каждый цикл определяется временем обработки заданного объема шквары. Новый цикл начинается подачей шквары в бункер- дозатор, по его заполнении срабатывает концевик 16 и подача шквары прекращается. Затем оператор нажимает кнопку HS (1- 1), в результате магнитный пускатель 1- 2 по линии связи 1 включает мотор шнека 1- 3. Шнек приходит во вращение и выталкивает шквару в вакуум- горизонтальный котел 2. При запуске мотора загорается лампочка 1- включено, при отключении- лампочка 2- выключено. Оператор нажимает кнопку HS (3- 1) и магнитный пускатель NS (3- 2) по линии связи 3 включает мотор 3- 3, о чем свидетельствует загорание лампочки HL 3, который перемешивает шквару в котле. Далее оператор нажимает HS (4- 1), (5- 1) и через магнитные пускатели NS (4- 2), (5- 2) по линиям связи 4- 5 поступают управляющие сигналы на исполнительные механизмы (4- 3), (5- 3), которые подводят вакуум- горизонтальный котел к атмосфере. Одновременно с этим оператор включает через кнопку 6- 1 и магнитный пускатель 6- 2 по линии связи 6 в исполнительный механизм 6- 3, который подает пар в вакуум- горизонтальный котел. Температуру в котле регистрирует датчик температуры ТЕ 2- 1 и по линии связи 2 подает данные на станцию управления TIS (2- 2) по достижении температуры заданной величины. Станция управления TIS (2- 2) подает сигнал управления по линии связи 6 на исполнительный механизм 6- 3, который прекращает подачу пара в котел. Далее процесс регулирования температуры проводится аналогичным образом.

Оператор по окончании процедуры  сушки в вакуум- горизонтальном котле 2 нажимает кнопку 12 и через магнитный  пускатель NS (12- 2) по линии связи 12 включает мотор шнека передачи шквары в центрифугу. Оператор включает центрифугу где происходит обезжиривание шквары. Затем шквара поступает на наклонный шнек передачи обезжиренной шквары и мотор наклонного шнека передает ее во 2-ой бункер- дозатор. Далее аналогичным образом происходит обработка шквары во 2-ой группе вакуум- горизонтальных котлов. По окончании процесса готовности шквары включается мотор шнека передачи шквары по линии 7 на дробилку. Дробилка включается оператором по линии связи 9 через магнитный пускатель NS (9- 3), просеивает и передает на норию. Мотор нории по линии связи 8 передает на вибросито. Вибросито просеивает и передает в приемный бункер 10, по заполнении которого срабатывает концевик 11 и выключает мотор вибросито 10- 3. Вся система приводится в исходное состояние.

Таким образом, функциональная схема  автоматизации (ФСА) технологии обработки шквары с помощью центрифуги ОПН- 1000 включает следующие элементы автоматизации:

- автоматические регуляторы температуры  на выходе вакуум- горизонтального  котла;

- схемы включения дробилки и  вибросито;

- индикацию режимов работы и регулируемых параметров;

- обеспечения заданной временной  программы технологического процесса  обработки шквары.