Содержание
Введение
1 Характеристика объектаавтоматизации
2 Анализ технологического процессаи выбор контролируемых и регулируемых параметров
3 Выбор технических средствавтоматизации
4 Описание схемы автоматизации
Заключение
Список используемой литературы
/>
Введение
Качествои состав охмеленного пивного сусла – определяющие факторы процесса брожения,важные аспекты формирования крепости получаемого напитка, его цвета, вкуса,пищевой ценности, а также таких технологических характеристик какфильтруемость, коллоидная и биологическая стойкость пива. Несоответствиережимных параметров нормативным значениям на данном этапе влечет за собойувеличение длительности последующих стадий, вызывает перерасход материалов иэнергии, потому и возникает необходимость организации контроля и созданиясистем предотвращения сбоев, а также внедрения средств немедленного иотсроченного реагирования.
Низкая производительность ручного труда иневозможность комплексного отслеживания человеком значений технологическихпараметров при получении охмеленного сусла без использования дополнительныхсредств, а также сложность осуществления оперативного управления процессом,устранимы путем внедрения систем автоматизации. Применение средствавтоматизированного контроля и управления – от датчиков и преобразователей домикропроцессорных контроллеров и ЭВМ – позволит создать мощную системуобеспечения качества промежуточной и готовой продукции, обеспечить соблюдениетребований безопасности.
Общая задача автоматизации производства охмеленногосусла, решаемая в рамках данной работы, – создание гибкой системы контроля иуправления технологическими параметрами для получения наилучшего выходаполупродукта с оптимальным для дальнейших стадий набором свойств, рациональноераспределение материальных и энергетических потоков.
В курсовой работе рассматриваемый этап производствапива характеризуется как объект автоматизации, на основании анализа техпроцессаоцениваются базисные параметры, подлежащие контролю и регулированию. Проводитсявыбор конкретных средств автоматизации, составляется ее функциональная схема.
1Характеристика объекта автоматизации
автоматизация производство сусло управление технологический
Технологический процесс получения охмеленного пивногосусла включает в себя фильтрование затора, кипячение отфильтрованного сусла схмелем, отделение хмелевой дробины и охлаждение охмеленного пивного сусла.
Фильтрационный чан – цилиндрический сосуд изнержавеющей стали с конической крышкой и плоским двойным дном, снабженныймешалкой-рыхлителем и теплоизоляцией, – предназначен для разделения затора наосветленное сусло и дробину, а также промывки дробины теплой водой с цельюорганизации диффузии остаточного экстракта из отработанного солода. Фильтрчансблокирован с расширительным баком, через который происходит откачка светлогосусла и промывных вод в варочный котел, а также возврат мутного сусла в чан дляосветления.Осахаренный затор, нагретый до 78 оС,подается из заторного котла в фильтрационный чан снизу (для вытеснения воздуха)течение 10 минут. Перекаченный на фильтрование затор остается в покое дляосаждения дробины слоем высотой 30 – 45 см (фильтрационная пауза) на двойномднище; для разравнивания дробины включается рыхлитель. Затем происходиттрехкратная прокачка мутного сусла из нижних слоев через расширительный бак ивозврат в фильтрчан (работа «на себя»). Далее открывается клапан и включаетсяцентробежный насос – осуществляется фильтрация затора с получением первогосусла. Откачка идет снизу аппарата через расширительный бак. Далее следует трехкратное фильтрование спромывными водами до концентрации сухих веществ в последней промывной воде 2,5%масс. Ножи рыхлителя прорезают дробину при комбинированном вращательном ипоступательном (опускание рыхлителя на высоту до 10 – 15 см над уровнемфильтрующей решетки) движении механизма. После стекания последней промывнойводы посредством грузового клапана осуществляется выгрузка дробины вторымнасосом.
Нарушение процесса фильтрования может быть связано с высоким содержаниемдекстринов (повышенная вязкость сусла) как следствия несоответствия нормативамвремени выдержки и температур ферментативных пауз при осахаривании в заторномкотле, кроме того, начальная температура фильтрования может превысить 780Спо указанным выше причинам. Плохая фильтруемость может быть также следствиемповышенного фильтрационного сопротивления дробины как следствия недостаточноинтенсивного и несвоевременного рыхления.
Пивное сусло, собранноев сусловарочном аппарате, подогревается, находясь в трубках кожухотрубчатогоперколятора после полного заполнения котла до температуры 1000С.Нагретое до 1000С сусло начинает закипать, после чего вноситсяпервая порция хмеля – 90% расчетной массы. Конденсат греющего пара выводится изаппарата. Слои сусла с наименьшей температурой отводятся из нижней части аппаратацентробежным насосом и через разбрызгиватель возвращаются в котел по стенкам,обеспечивая равномерный нагрев и кипячение на протяжении всей варки. Кипячениес первым хмелем длится 50 минут. Затем вносится вторая порция хмеля – 10%суммарной массы, с которой сусло кипятится еще 20 мин. Выпаривание сусла длится5 минут, после чего полупродукт выдерживается еще 10 минут (пауза длякоагуляции). Далее идет перекачка сусла центробежным насосом на осветление
Во время кипячения протекает экстракция суслом хмелевыхвеществ, коагуляция белково-дубильных комплексов, образованных привзаимодействии азотистых соединений сусла с полифенолами хмеля, ароматизацияэфирными маслами, осуществляется изомеризация горьких кислот из лупулиновыхзерен, меланоидинообразование, стерилизация сусла, испарение(концентрирование), инактивация ферментов.
Несоответствие параметров пара и времени пребывания вкотле 70 – 90 мин требуемым вызывает отклонение режима процесса отоптимального.
Осветление и частичноеохлаждение охмеленного сусла происходят в гидроциклонном аппарате (вирпуле).Аппарат служит для осветления и частичного охлаждения охмеленного сусла.Гидроциклонный аппарат имеет плоское днище, коническую крышку, вытяжную трубудля испаряющегося сусла, патрубок ввода, в нижней части располагаются патрубкивыпуска осветленного сусла и осадка. За счет действия центростремительной силы,возникающей при подаче продукта под углом 300к касательной вдольбоковой поверхности аппарата, двухфазная система разделяется, в результате чегов центре вирпула образуется осадочный конус. Образование его происходит припятнадцатиминутном выдерживании сусла в вирпуле. Из вирпула сусло центробежнымнасосом перекачивается на окончательное охлаждение.
Недостаточная выдержкасусла в гидроциклонном аппарате может привести к неполному очищению сусла отхмелевой дробины. Осаждаясь на дрожжах, она может отрицательно повлиять нажизнедеятельность дрожжей и тем самым на ход сбраживания сусла, а также наколлоидную стойкость готового пива. Размер взвесей составляет в среднем 30 – 80мкм.
Охлаждениеосветленного сусла до температуры начала брожения идет в двухступенчатом пластинчатомохладителе:
— в первой секции – холодной водой от 95 до 300С;
— во второй секции – гликолем от 30 до 110С.
Цельюохлаждения сусла являются понижение температуры до температуры главногоброжения.
2Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемыхпараметров
С точки зрения применения систем автоматизациирассматриваемая технологическая стадия производства пива требует контроля иуправления следующими параметрами, определяющими ход приготовления охмеленногосусла:
1) термическим режимом воздействия на затор прифильтровании как фактором, позволяющим достичь удаление побочных продуктовзатирания солода с водой и осветления сусла перед кипячением;
2) температурным режимом варки сусла с хмелем какфактором биологической стабилизации и условием получения полупродукта заданнойконцентрации с наилучшими органолептическими и физико-химическими свойствами;
3) температурным режимом охлаждения горячегоохмеленного сусла как фактором, влияющим на жизнедеятельность дрожжей приброжении;
4) уровнем сред в основных технологических реакторахданной стадии пивоваренного производства, как аспекта технологическиэффективного и экономически обоснованного потребления сырьевых ресурсов, атакже соблюдения норм безопасности при работе персонала с термическиагрессивными средами (фактор исключения переполнения емкостей) и защитыаппаратов от тепловых деформаций (при неполном заполнении котлов перед началомнагрева);
5) временем теплового и механического воздействия насырьевые потоки, а также полупродукты, как фактора наиболее глубокого и полногопроведения требуемых технологией физических операций и физико-химическихпревращений.
Процесс получения охмеленного пивного сусла начинаетсяс заполнения фильтра чана затором. Важным условием процесса фильтрованияявляется температура (не выше 78°С). Она влияет на скорость фильтрования. Приповышении температуры инактивируется α-амилаза, кроме того, при этомувеличивается растворимость продуктов гидролиза белка, полифенольных и другихвеществ, что влияет на стойкость пива. Перекаченный на фильтрование заторостается в покое для осаждения дробины слоем 30-45 см (фильтрационная пауза) надвойном днище, что фиксируется по уровню дробины. Четырехкратное (по 30 с)откачивание темного сусла через расширительный бак обратно в фильтрчанцелесообразно осуществлять по временной программе. Рыхлитель необходимовключать и изменять положение его ножей по вертикали для сниженияфильтрационного давления, которое измеряется по разности уровней сусла ваппарате и в расширительном баке. Работа рыхлителя регулируется путем установкиаппаратуры для ручного воздействия на электродвигатель. Контроль обработкидробины промывными водами ведется с помощью регулирования подачи промывных вод.Качество обработки дробины влияет на выходное значение экстрактивностиохмеленного сусла.
Процесс кипячения сусла с хмелем начинается при 100°С,так как при этой температуре инактивируются сохранившиеся в сусле ферменты,которые способствуют протеканию в нем неконтролируемых изменений. Температурныйрежим поддерживается за счет регулирования расхода греющего пара, подаваемого вперколятор. Так как в аппарате отсутствует мешалка, то контроль временициркуляции сусла осуществляется запрограммированным открытием выпускногоклапана и своевременным переключением на контур освобождения сусловарочногоаппарата по истечении времени кипячения, коагуляции и выпаривания.Оптимизируется выход экстракта.
В процессе осветления необходимо контролировать времязаполнения (20 мин) и выдержки сусла в аппарате (не менее 15 мин). Контрольосуществляется по временной программе, с использованием датчика уровня сусла.Выгрузка хмелевой дробины осуществляется путем открытия клапана до сигнализациио нижнем уровне дробины в гидроциклонном аппарате.
Так как в пластинчатом теплообменнике суслоохлаждается до начальной температуры брожения, от которой зависит дальнейшеепротекание этого процесса, то особое внимание следует уделить регулированиютемпературы. Это осуществляется за счет регулирования расхода холодной воды игликоля.
На основании анализа указанных требований иособенностей технологии приготовления охмеленного сусла, а также условийэксплуатации оборудования и для решения вопросов техники безопасностисоставляется технологическая карта параметров. Она приведена в таблице 1.Таблица 1 – Технологическая карта параметровтехпроцессаАппарат Измеряемый параметр Функции системы автоматизации Наименование и единица измерения Номинальное значение Предельные значения 1 2 3 4 5 Фильтрационный чан Время перекачки затора на фильтрование, мин 15
Макс. – 17,
Мин. — 14 Показание, открытие и закрытие клапана Время откачки темного сусла через расширительный бак, мин 30 Макс. – 35, мин. — 25 Показание, открытие и закрытие клапана
Расход подаваемой промывной воды, м3/ч
2,5
2
2 Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе Разность уровней, м 0,8 Мин. – 0,75 Показание, подача сигнала старта на частотный преобразователь Уровень дробины, м 0,3 Макс. – 0,3, мин. – 0 Показание, регулирование открытием клапана выпускного патрубка, сигнализация Температура фильтрации, °С 78 Макс. – 79, мин. – 76 Показание Пуск – остановка рыхлителя - - Регулирование через частотный преобразователь в зависимости от разности уровней Сусловарочный котел
Расход поступающего сусла, м3/ч 40 Макс. – 41, мин. – 39 Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе Время пребывания, мин 80 Макс. – 90, мин. – 70 Показание, регулирование открытием и закрытием клапана циркуляционного контура аппарата Температура сусла, °С 100 Макс. – 101 Показание, регулирование подачей пара в перколятор Гидроциклонный аппарат Время заполнения аппарата и выдержки, мин
20;
15
Мин. – 20;
Мин. — 15 Показание, регулирование открытием и закрытием клапана отвода сусла Уровень сусла, м 2 Мин. – 1,8 Показание, регулирование открытием клапана отвода сусла Уровень хмелевой дробины, м 0,1 Макс. – 0,1, мин. – 0 Показание, регулирование открытием выпускного патрубка, сигнализация Пластинчатый охладитель
Расход поступающего сусла, м3/ч 40
Макс. – 41,
Мин. — 39 Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе Температура сусла на выходе из первой секции, °С 30
Макс. – 31,
Мин. — 28 Показание, регулирование подачей холодной воды Температура сусла на выходе из второй секции, °С 11 Макс. – 11 Показание, регулирование подачей гликоля
3Выбор технических средств автоматизации
Наосновании проведенного анализа технологического процесса производстваохмеленного сусла проводится выбор технических средств контроля и управления.Функциональная схема автоматизации приведена в графической части; таблица 2представляет собой спецификацию на средства автоматизации, входящие в основныеконтуры.
Таблица2 – Спецификация на средства автоматизации Поз
Измеряемый
параметр Наименование и техническая характеристика устройства Тип, марка Кол. Место установки 1 2 3 4 5 6 1 Время, 15 мин.
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 100 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На трубопроводе подачи затора в Ф1 3-1
Расход, 2,5; 2; 2 м3/ч
Расходомер вихреакустический.
Погрешность: 1,0%.
Пределы измерения: 0,18-2000 м3/ч.
Интерфейс: 4-20 мА, RS485, HART.
Исполнение: IP54. МЕТРАН-300ПР 1 На трубопроводе подачи промывной воды в Ф1 3-2
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 100 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На трубопроводе подачи промывной воды в Ф1 4-1 Разность уровней, 0,8 м
Интеллектуальный радарный уровнемер.
Погрешность: 5 мм.
Диапазон измерений: 0 – 50 м.
Интерфейс: 4 — 20 мА, HART. Emerson 5600 1 Ф1 и его расширительный бак 4-2
Частотный преобразователь.
Точность регулирования: />1%.
Диапазон регулировки скорости: 1:100.
Номинальная мощность: 4, 9 кВА.
Двигатель 2,2 кВт. CT-2004V-2A2 1 Электродвигатель под чаном Ф1 5-2 Уровень, 0,3 м
Интеллектуальный радарный уровнемер.
Погрешность: 5 мм.
Диапазон измерений: 0 – 50 м.
Интерфейс: 4 — 20 мА, HART. Emerson 5600 1 Фильтрационный чан Ф1 5-2 Заслонка с электроприводом - 1 На трубопроводе выгрузки дробины 6
Температура, 780С
Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.
Погрешность: 0,5%.
Диапазон измерений: 0 – 100 0С.
Выходной сигнал: 4 – 20 мА. ТСПУ-МЕТРАН-276 1 В фильтрационном чане Ф1 7-1
Расход, 40 м3/ч
Расходомер электромагнитный.
Погрешность: 1,5%.
Пределы измерения: 3,2 – 320 м3/ч. РЭН 1 1 На трубопроводе подачи сусла в Т2 7-2
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 75 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На трубопроводе подачи сусла в Т2 8-1 Время, 80 мин.
Трехходовой клапан с электроприводом (для переключений).
Dy = 60 мм.
Py = 1.6 МПа. КТП.Э 1 Циркуляционный контур Т2 8-2
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 60 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 Перед насосом Н7 9-1
Температура, 1000С
Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.
Погрешность: 0,5%.
Диапазон измерений: 0 – 200 0С.
Выходной сигнал: 4 – 20 мА. ТСПУ-МЕТРАН-276 1 Сусловарочный котел Т2 9-2
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 100 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На паропроводе перед Т2 10 Время, 20; 15 мин.
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 100 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На трубопроводе после Е3 11-1 Уровень, 2 м
Датчик для измерения гидростатического давления (уровня).
Погрешность: 0.5%.
Диапазон измерений: 0 – 4 м.
Давление: 0,25 МПа
Выходной сигнал: 4 – 20 мА. МЕТРАН – 43 – ДГ- 3536 1 Гидроциклон Е1 11-2
Клапан запорный с электроприводом.
Dy = 75 мм.
Py = 1.6 МПа. 15нж963п 1 На трубопроводе после Е1 14-1 Температура, 30°С
Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.
Погрешность: 0,5%.
Диапазон измерений: 0 – 100 0С.
Выходной сигнал: 4 – 20 мА. ТСПУ-МЕТРАН-276 1 На выходе из теплообменника Т4 14-2
Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.
Dy = 100 мм.
Py = 1.6 МПа. КМР.Э 1 На трубопроводе падачи холодной воды /> /> /> /> /> /> />
Длявыполнения функций управления технологическим процессом выбираетсяпрограммируемый логический микропроцессорный контроллер (ПЛК) SimaticS7-300. Он состоит из модуляцентрального процессора CPU318(память 256Кб) и нескольких (до 32) интерфейсных модулей расширенияввода-вывода сигналов. ПЛК имеет интерфейс RS-485и PPI для связи с ПЭВМ РС/АТ, текстовымдисплеем TD 200. Модулипредназначены для сбора и обработки информации с датчиков уровня, расходомеров,датчиков температуры и давления, а также формирования и передачи управляющихкоманд на исполнительные механизмы: запорные и регулирующие клапаны, мешалки.
Имеютсяследующие модули:
— модуль дискретных входов SM321;
— модуль дискретных выходов SM322;
— модуль дискретных входов/выходов SM323;
— модуль аналоговых входов SM331;
— модуль аналоговых выходов SM332:
— модуль аналоговых входов/выходов SM335.
Такжеимеются модули: коммуникационный, функциональные PC-адаптер,питания, дополнительной памяти от 16 до 128 Кб (Flash& RAM).
Дляизмерения температуры во всех случаях применены термометры сопротивления.Использовано 2 вида средств измерения уровня: гидростатические преобразователи– для измерения уровня сусла в гидроциклонном аппарате, радарные уровнемеры –для остальных случаев. Это обусловлено специфическими особенностями пищевыхполуфабрикатов пивоваренного производства. Исходя из этого подобраны разные потипу расходомеры: для воды – вихреакустический, для сусла – электромагнитный. Приводырегулирующих и запорных клапанов выполнены электрическими.
3.1Контур регулирования разности уровней сусла в Ф1 (поз.4-1 – 4-2)
а)Интеллектуальные радарные уровнемеры Emerson5600 предназначены для контроля уровня без контакта с технологической средой впростых и сложных условиях техпроцесса. Состоят из корпуса уровнемера исоединения с резервуаром, включающего антенну.
Попринципу действия прибор представляет собой радар с частотно-модулированнойнепрерывной волной (FMCW) 10 ГГц. Данныеизмерений уровня поступают из датчика на выход в виде аналоговых сигналов 4 –20 мА, с налагаемыми на них цифровыми сигналами HARTили Foundation fiedbus.
б) Частотный преобразователь CT-2004V-2A2предназначен для построения частотно-регулируемых приводов трехфазных асинхронныхдвигателей, а также для контроля и сигнализации об их состоянии, защитытехнологического оборудования. Управление ведется векторным способомпосредством ШИМ-модуляции. Имеется автонастройка, ограничение скорости, ееплавная и многоступенчатая регулировка, функция торможения.
Центральныйэлемент контура – микропроцессорный контроллер.
3.2Контур регулирования расхода сусла после Ф1 (поз.7-1 – 7-2)
а) Расходомер электромагнитный РЭН 1 имеет принципдействия, основанный на зависимости ЭДС, индуцируемой в электропроводнойжидкости, пересекающей магнитное поле, от скорости движения жидкости.
Первичный преобразователь (датчик) представляет собойизготовленный из немагнитного материала (сталь 12Х18Н10Т) участок трубы,расположенный между участками электромагнита, причем магнитное поле направленоперпендикулярно к потоку жидкости. Индуцируемая ЭДС снимается двумяэлектродами, введенными диаметрально в поперечном сечении трубопровода,усиливается и измеряется вторичным прибором.
Основными узлами передающего преобразователя являютсяусилительное устройство, синхронный детектор и активный фильтр нижних частот сусилителем постоянного тока. Выходной сигнал является унифицированным ипринимается модулем микропроцессорного контроллера для интегрирования и дальнейшегореагирования.
б)Клапаны малогабаритные регулирующие с электроприводом КМР.Э применяется какисполнительные механизмы и воспринимают электрический сигнал от управляющегоустройства, в данной схеме – от модуля контроллера.
3.3Контур регулирования расхода воды для вымывания экстракта из дробины (поз.5-1 –5-2)
а)Расходомер вихреакустический МЕТРАН – 300ПР применяется для контроля расходачистых жидкостей. Для создания вихрей используется тело обтекания.Детектирование вихрей осуществляется посредством использования парыизлучатель-приемник, установленные в стенки корпуса прибора. Излучателямиперманентно формируются высокочастотные акустические сигналы, пересекающиеся вцентре проточной части. Каждый из чередующихся вихрей отличается направлениемвращения от предыдущего. При пересечении с вихрем происходит модуляцияультразвуковой волны по фазе, которая фиксируется приемниками сигнала,преобразуется в электрический сигнал и обрабатывается. Выходные сигналыприбора: 4-20 мА, RS485, HART.
б) Клапан малогабаритный регулирующийс электроприводом КМР.Э аналогичен описанному ранее. Управляющий сигнал напривод также подается с модуля контроллера после обработки данных расходомера.
3.4Контур регулирования температуры сусла в Т2 (поз.9-1 – 9-2)
а)Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСПУ – МЕТРАН – 276 имеет принципдействия, основанный на изменении электрического сопротивления в зависимости оттемпературы. Чувствительный элемент термопреобразователя представляет собойплатиновую спираль, размещенную в каналах керамического каркаса и укрепленнуютам изоляционным порошком. Прибор имеет унифицированный выходной токовый сигнал4 – 20 мА.
Принципдействия токового преобразователя, сблокированного с первичным измерительнымпреобразователем, основан на статической автокомпенсации. Сигнал отизмерительного первичного преобразователя поступает на измерительный мост идалее на входной усилитель, выполненный по схеме модулятор-демодулятор.Демодулированный сигнал усиливается выходным усилителем постоянного тока,выходной ток которого поступает на нагрузку и в устройство обратной связи.
б)Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом КМР.Э аналогиченописанному ранее.
Контурырегулирования температуры в пластинчатом охладителе имеют тот же состав сотличием в параметрах регулирующих клапанов (устанавливаются на паропроводах).
3.5Контур регулирования уровня сусла в гидроциклоне Е3 (поз.11-1 – 11-2)
а)Датчик гидростатического давления (уровня) МЕТРАН – 43 – ДГ – 3536 предназначендля работы в системах автоматического контроля, управления и регулированиятехпроцессов в целях выдачи информации об уровне жидкости в видеунифицированного токового сигнала 4 – 20 мА.
Датчиксостоит из преобразователя давления – измерительного блока (ИБ) и электронногопреобразователя (ЭП). Давление рабочей среды воздействует на мембрану ИБ ипосредством специального штока вызывает деформацию чувствительного элемента,прочно скрепленного с мембраной тензопреобразователя. Чувствительный элемент –кристалл сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, соединенными вмостовую схему. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональномуизменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы.Электрический сигнал с выхода мостовой схемы поступает в дифференциальныйусилитель электронного блока. Встроенный в усилитель регулятор коэффициентаусиления обеспечивает перенастройку диапазонов измерений. Преобразованиеусиленного сигнала в унифицированный токовый осуществляется в ЭП. Устройствотермокоррекции компенсирует влияние температурных воздействий на тензомост.
б)Клапан запорный с электроприводом 15нж963п предназначен для воздействия натехнологический процесс в соответствии с сигналом, идущим от регулирующегоустройства, в данном случае – модуля контроллера SimaticS7-300. В результате он прекращаетили возобновляет поступление сусла в гидроциклон Е3.
Запорныйклапан имеет корпус из коррозионно-стойкой нержавеющей стали, уплотнительнаяповерхность выполнена из пластмассы.
4Описание схемы автоматизации
Принципы системы управления разработаны на базе современных управляющихсистем распределенной архитектуры, с применением программируемыхмикропроцессорных контроллеров и компьютеров. Данный подход предназначен дляоптимизации и ускорения процессов реагирования на плановое и ненормативноеизменение параметров на каждой стадии процесса. Также он позволяет осуществлятьинтерактивное взаимодействие оператора с ПЭВМ, что в условиях интуитивнопонятного интерфейса управляющих программ позволит максимально упростить реализациютехнологических решений. Достоинствами данной системы является безопасность,облегчение труда, локализация пульта управления в одном помещении.
4.1Контур регулирования разности уровней сусла в фильтрчане Ф1
Уровнисусла в фильтрчане и его расширительном баке определяются интеллектуальнымирадарными уровнемерами Emerson5600, унифицированные сигналы 4 – 20 мА cкоторых подаются на контроллер SimaticS7-300. Происходит программноенахождение разности этих уровней и ее соотнесение с номинальной. При достиженииразностью предельного значения с контроллера подается управляющий сигнал начастотный преобразователь, вследствие чего изменяется частота вращения ротораэлектродвигателя, приводящего в движение рыхлитель. В результате указанноговоздействия разность уровней выравнивается, то есть процесс фильтрования вновьпереходит в установившийся режим.
4.2Контур регулирования расхода воды для вымывания экстракта из дробины
Расходводы фиксируется вихреакустическим расходомером МЕТРАН– 300ПР, имеющим необходимыйинтерфейс (4 – 20 мА, HART,или RS485). В результатепреобразования первичного измерения через модуль микропроцессорного контроллераSimatic S7-300поступает информация о расходе воды как итог обработки пропорционального емусигнала. Происходит программное интегрирование расхода по времени, в результатечего на экране операторского монитора индицируются значения расхода и объемауже прошедшей воды. При достижении количеством жидкости предельного значения сдругого модуля контроллера подается управляющее воздействие к приводуисполнительного механизма (клапана малогабаритного регулирующего КМР.Э), клапанперекрывает поток воды. В случае фиксирования уменьшения (увеличения) расходапо сравнению с заданным клапаном варьируется проходное сечение в трубопроводекак результат воздействия пропорционального токового сигнала со стороныконтроллера.
Такимобразом, осуществляется поддержание расхода воды на постоянном уровне ипрекращение ее поступления в аппарат.
Контуррегулирования расхода отфильтрованного сусла аналогичен и отличается толькотипом установленного расходомера.
4.3 Контур регулирования температуры сусла в Т2
Температура измеряется платиновымтермопреобразователем сопротивления ТСПУ – МЕТРАН – 276, выходнойунифицированный сигнал 0 – 4 мА которого пропорционален текущей температуре ипередается на модуль контроллера Simatic S7-300.Осуществляется ее сверка с требуемой по технологии, параллельно идетотображение на экране монитора в виде цифровых значений. После обработки данныхо температуре через модуль с контроллера поступает пропорциональный управляющийэлектрический сигнал на исполнительный механизм – регулирующий клапан КМР.Э сэлектроприводом. В результате происходит либо прекращение подачи греющего парав перколятор, либо изменение расхода пара, также возможно перекрытие потокатеплоносителя. Для сусловарочного котла предусмотрено уменьшение степениоткрытия клапана до минимума после окончания предварительного нагрева и началакипения.
Таким образом, происходит увеличение температуры суслаи поддержание ее на заданном уровне.
4.4 Контур регулирования уровня сусла гидроциклоне Е3
Датчик уровня МЕТРАН – 43 – ДГ гидростатического типапередает токовый унифицированный выходной сигнал 4 – 20 мА, пропорциональныйуровню жидкости, на модуль контроллера, далее идет обработка сигнала, переводзначения уровня в объем сусла, осуществляется графическая визуализация наэкране монитора оператора. В зависимости от значения уровня с модуляконтроллера выдается пропорциональный управляющий сигнал на приводисполнительного механизма – запорного клапана 15нж963п: при достижении уровнемнижней предельной отметки клапан открывается и идет поступление сусла вгидроциклон (из сусловарочного котла), при достижении верхней допустимойграницы клапан перекрывается.
Таким образом, уровень сусла в гидроциклонеподдерживается в пределах заданного интервала.
Заключение
Разработаннаяв ходе курсовой работы схема автоматизации процесса получения охмеленногопивного сусла и выбранные системы управления техпроцессом предназначены дляоптимизации данной стадии производства пива, максимального снижения влияниясубъективного фактора, обеспечения безопасности персонала при работе сгорячими потоками, защиты от поражения электрическим током.
Внедрениеразработанных систем автоматизации на конкретном производстве повысит качествовыпускаемой продукции, снизит технологические потери, увеличит выход важногопромежуточного продукта, минимизирует энергозатраты и исключит перерасходсырья, обеспечит соблюдение рецептур путем точного дозирования сырья.
Принятыерешения об использовании современных управляющих систем распределеннойархитектуры на базе микропроцессорных контроллеров и компьютеров, позволяющихизменять и наращивать количество и конфигурацию модулей, рационализируютпроцессы контроля и управления при необходимости реконструкции или модернизациипивоваренного производства. Важным аспектом их применения в условиях повышенияпроизводительности предприятия является отсутствие острой необходимостипривлечения новых кадров, а также специалистов для работы с ЭВМ ввидудоступности устанавливаемого программного обеспечения.
Списокиспользуемой литературы
1. Антипов, С.Т. Технологическоеоборудование предприятий бродильной промышленности / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов.– Воронеж: Изд-во Гос. Ун-та, 1997. – 624 с.
2. Отчето прохождении производственной практики на ООО «Дзержинский пивоваренныйзавод», 2009.
3. Методическиеуказания по выбору технических средств автоматизации в курсовых и дипломныхпроектах для студентов специальностей 1705, 1706,271300 всех формобучения/НГТУ; Сост. Е.В Тараненко. – Нижний Новгород, 2006. – Ч.1. – 16 с.
4. Методическиеуказания по выбору технических средств автоматизации в курсовых и дипломныхпроектах для студентов специальностей 1705, 1706,271300 всех формобучения/НГТУ; Сост. Е.В Тараненко. – Нижний Новгород, 2006. – Ч.2. – 31 с.
5. Автоматизациятехнологического процесса: метод. указания к выполнению курсовой работы подисциплинам «Системы управления химико-технологическими процессами», «Управлениетехническими системами» для студентов всех форм обучения специальностей: 240801– «Машины и аппараты химических производств», 260601 – «Машины и аппараты пищевыхпроизводств», 260602 – «Пищевая инженерия малых предприятий» / НГТУ; Сост. Е.В.Тараненко. – Нижний Новгород, 2007. – 19 с.