АСУ ТП производства кваса - курсовой

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Краткое описание технологического процесса

2.2 Анализ технического процесса как объекта управления

2.3 Постановка задачи автоматизации

2.4 Выбор комплекса технических средств автоматизации

2.5 Описание структурной схемы

2.6 Описание схемы автоматизации

2.7 Описание принципиально-электрической схемы

2.8 Спецификация используемых технических средств автоматизации

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Аннотация

В данном курсовом проекте по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования систем управления» студентка группы АУ42р Атымтаева Ботагоз рассматривает тему автоматизации процесса производства кваса.

Также в данном курсовом проекте описываются контрольно-измерительные приборы, автоматические устройства и другие технические компоненты, необходимые для стабильной и эффективной работы процесса производства.

В графической части данного курсового проекта приводятся структурная схема управления, схема автоматизации технологического процесса и электрическая схема элемента системы.

Задание на курсовое проектирование

1. Разработать систему управления процессом производства кваса.

2. Изучить и описать технологию процесса производства кваса.

3. Провести анализ процесса как объекта управления.

4. Дать описательную и формализованную постановку задачи автоматизации.

5. Выбрать комплекс технических средств.

6. Разработать и начертить с помощью AutoCad:

1. структурную схему управления и контроля производством;

2. схему автоматизации производства кваса;

3. принципиальную электрическую схему запорного устройства.

Введение

Ограниченные возможности человеческого организма являются препятствием для дальнейшей интенсификации производства. Наступает новый этап машинного производства, когда человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управления технологическими и производственными процессами передаются автоматическим устройствам. Автоматизация - это внедрение технических средств, управляющих процессами без непосредственного участия человека.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования и т. д.

В промышленности вопросам автоматизации уделяется особое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания процессов, высокой чувствительностью их к нарушению режима и т. д.

Управление любым технологическим процессом или объектом в форме ручного или автоматического воздействия возможно лишь при наличии измерительной информации об отдельных параметрах, характеризующих процесс или состояние объекта. Параметры эти весьма разнообразны. К ним относятся электрические (сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и др.), механические (сила, момент силы, скорость и др.) и технологические (температура, давление, расход, уровень и др.) параметры, а также параметры, характеризующие свойства и состав веществ (плотность, вязкость, электрическая проводимость, оптические характеристики, количество вещества и др.). Измерение параметров осуществляется с помощью самых разнообразных технических средств, обладающих нормированными метрологическими свойствами.

Технологические измерения и измерительные приборы используются при управлении многими технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйствования.

Средства измерения играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особенно автоматизированных систем управления технологическими процессами, которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев, для дистанционной передачи в выше- или нижестоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.

В основе измерений параметров и физических величин лежат различные физические явления и закономерности. Измерительные схемы строятся с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микроминиатюрных схем, твердых или полупроводниковых интегральных схем, новых электрохимических элементов, оптоэлектронных схем и др.

В пищевой промышленности широко применяются общепромышленные приборы и средства автоматизации для измерения и автоматического регулирования температуры, давления, расхода, уровня и т. п., а также специальные приборы – влагомеры, жиромеры, спиртомеры и т. д. (в основном приборы и средства автоматизации для анализа состава и свойств исходного сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов).

Использование измерительных устройствприборов, измерительных преобразователей и других технических средств способствует техническому прогрессу, росту производительности труда и повышению культуры производства.

Развитие автоматизации производства безалкогольных напитков идет по двум направлениям: автоматизация периодических процессов с максимальным использованием приборов контроля и регулирования качественных показателей и автоматизация непрерывных процессов в целях создания комплексных АСУ. Все периодические и непрерывные процессы имеют в основном последовательную структуру. С точки зрения динамических свойств управляемых процессов участки приготовления безалкогольных напитков характеризуются относительно малой инерционностью, продолжительность пребывания среды в отдельных аппаратах (от 1 мин в фильтре-прессе линии производства газированных напитков до 60 мин в варочной колонне линии приготовления купажного сиропа) существенно меньше, чем в кондитерском производстве (продолжительность пребывания шоколадных масс в коншмашине до 3 сут).

Процессы производства безалкогольных напитков по динамическим свойствам могут быть охарактеризованы одно- и многоемкостными объектами с транспортным запаздыванием и с распределенными параметрами. Производство безалкогольных напитков характеризуется отсутствием больших буферных емкостей между участками, наличием рециркуляционных потоков и обратной связи участков через обслуживающий персонал. Основными задачами автоматизации этих процессов являются атоматичсский контроль и регулирование основных параметров, дистанционное или автоматическое управление операциями дозирования жидких и сыпучих компонентов и транспортными операциями.

Напитки брожения являются одной из наиболее перспективных групп с точки зрения лечебно-профилактического влияния на организм человека. Их активное оздоровительное действие обусловлено наличием биологически активных веществ, внесенных с натуральным растительным сырьем или образованных в процессе жизнедеятельности культур микроорганизмов, а также присутствием в готовых напитках этих микроорганизмов.

Самым известным представителем напитков этой группы является хлебный квас — напиток темно-коричневого цвета с приятным вкусом и характерным ароматом ржаного хлеба.

Квас (ср. русск. квасить) — слабоалкогольный напиток с объёмной долей этилового спирта не более 1,2 %, изготовленный в результате незавершённого спиртового или спиртового и молочнокислого брожения сусла.

Согласно классификации организации Beer Judge Certification Program, занимающейся подготовкой и сертификацией судей для проведения пивных дегустационных соревнований, квас является пивом, и относится к категории «Пиво историческое, традиционное, местное» (historical, traditional or indigenous beers).

Обладает приятным освежающим вкусом, полезен для пищеварения, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему. Квас обладает отличными вкусовыми качествами; он утоляет жажду благодаря содержащимся в нём кислотам — молочной и отчасти уксусной; обладает высокой энергетической ценностью, а благодаря углекислоте, способствует более лёгкому перевариванию, всасыванию пищи и повышает аппетит. Также он содержит витамины, свободные аминокислоты, сахара и микроэлементы. В квасе содержится много витаминов B1 и E, что объясняет его полезные свойства. В квасе также содержатся ценные ферменты (от лат. fermentum — «закваска»).

Квас, как продукт кисломолочного брожения, по действию на организм во многом подобен таким продуктам, как кефир, простокваша, ацидофилин, кумыс. Он регулирует деятельность желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы, улучшает обмен веществ, препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов, поднимает тонус. Квас может использоваться даже как пища — в голодные годы он спасал людей от истощения.

Описание структурной схемы управления и контроля процессом производства кваса

На структурной схеме отображены решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам АСУ ТП. Соблюдается иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления.

На структурной схеме показано:

а) технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, производства);

б) пункты и контроля управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты и т.п.)

в) технологический (эксплуатационный) персонал и специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологического объекта;

г) основные функции и технические средства (устройства), обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;

д) взаимосвязь подразделений технологического объекта, пунктов контроля и управления и технологического персонала между собой и с вышестоящей системой управления (АСУ).

Описание схемы автоматизации процесса производства кваса

В процессе приготовления кваса хлебный экстракт подается насосом HI, в сборник , откуда насосом Н2 перекачивается в цистерну и далее насосом НЗ — в сборник V, где разводится теплой водой. Теплая вода получается смешиванием горячей и холодной воды. Разведенный экстракт перекачивается насосом Н5 в бродильный чан VI. В этот же чан подаются насосом НЗ часть сахарного сиропа и насосом Н4 закваска из сборника IV. В бродильном чане происходит процесс брожения. По окончании его сусло из бродильного чана перекачивается насосом Н6 в холодильник VII. Охлажденное сусло поступает в чан VIII для купажирования кваса, куда добавляется оставшееся количество сахарного сиропа из цистерны сахарного сиропа. Готовый квас откачивается насосом Н7 на розлив.

Схемой автоматизации производства кваса решаются задачи автоматического дозирования компонентов и обеспечения заданных температурных режимов, контроль расходов, а также управление, блокировка и сигнализация работы оборудования.

Автоматическое дотирование компонентов осуществляется объемным методом путем заполнения ими промежуточных емкостей: для экстракта — сборника и цистерны, для закваски — сборника. Так, необходимый уровень заполнения сборника экстрактом достигается применением АСР, включающей датчик верхнего уровня 2а, электронный сигнализатор уровня 2б, магнитный пускатель, электродвигатель насоса HI. Достижение экстрактом в сборнике верхнего уровня сигнализируется световым табло. Работа насоса HI контролируется по показанию манометра. Посредством ключа выбора режима SA1 осуществляется перевод схемы с автоматического на ручной режим работы, а управление электродвигателем — кнопкой управления SB1. Аналогично происходит работа контура регулирования уровня в цистерне экстрактора (4).

Регулирование температурных режимов предусмотрено в сборниках разведенного экстракта, бродильном чане и холодильнике сусла. Температура в сборнике разведенного экстракта определяется температурой воды, получаемой смешиванием горячей и холодной воды. Температура теплой воды измеряется показывающим манометрическим термометром 15б с пневматической дистанционной передачей. Пневматический сигнал поступает на показывающий и самопишущий прибор с задатчиком 15в, установленный на щите, а от него — на пневматический пропорциональный регулятор температуры 15г. Регулирующее воздействие передается на мембранный клапан 15д, изменяющий подачу горячей воды. Аналогичной АСР производится регулирование температуры в бродильном чане (17) и холодильнике (20).

Количество сиропа, подаваемого в бродильный и купажный чаны, контролируется шестеренными счетчиками жидкости 19а и 22а. Расходы экстракта и кваса на розлив контролируются индукционными расходомерами 12а и 24а, подключенными к соответствующим вторичным показывающим приборам 12б и 24б (по месту), а также через электропневматические преобразователи 12в и 24в к соответствующим показывающим и интегрирующим приборам 12г и 24г (на щите), определяющим общее количество расходуемых жидкостей.

Описание принципиальной электрической схемы управления нагревом.

Управление нагревом производится с пульта управления. Кнопка SB9 замыкает клемму 4, сигнал через узел Х4 идет на ЩСУ, где при замыкании ТРМ сигнал проходит через резистор FU4 и далее на 4 выходных узла.

Сигнал от кнопки SB8 через блоки и переключатели поступает на вводные клеммы Блока силового. Далее через кабель КВВГЭ 7х1,0 сигнал поступает на вводные клеммы 11, 12, 13, 14, 15 Шкафа автоматики, далее на промежуточные клеммы 4Е2, 5Е2, 6Е2, 7Е2, 8Е2, реле К6, К7 и предохранитель К20, после чего сигнал поступает непосредственно на контроллер.

Через предохранитель К5 сигнал через узел 1Е2 поступает на вход OUT 4 – включение нагрева.

Через предохранитель К6 сигнал через узел 2Е2 поступает на вход OUT 5 – выключение нагрева.

Так же на контроллере расположен датчик IN2, показывающий состояние нагрева в емкости ЕМК2.

электрич.dwg

Принципиальная электрическая схема управления нагревом
Кафедра САУ гр. АУ-42р
АСУ ТП производства кваса
Промежуточные клеммы

автоматиз.dwg

Наименование тех.оборудования
Экстракт разведенный
АСУ ТП производства кваса
Кафедра САУ гр. АУ-42р
Цистерна сахарного сиропа
Сборник разведенного экстракта

структур..dwg

Евразийский национальный
университет им. Л.Н.Гумилева
Центральный диспетчерский пункт
Управляющ. вычислит. комплекс.
Пульт управления цехом
Ремонтно- механическая служба
Производство солода ячменя
Дображивание (созревание)
Производство квасного сусла
Условные обозначения технических средств
Датчики автоматические
Индикаторы аналоговые
Регуляторы локальные
Регуляторы аналоговые
Станция и панели управления исполнительными устройствами
Внешнее запоминающее устройство
Устройство символьной индикации
Вводно-выводное устройство
Устройство связи с объектами
Пульт ручного ввода данных
Аппаратура диспетчерской связи
Аппаратура производственной связи
Условные обозначения функций технологических средств
Дистанционное управление технологическим оборудованием и исполнительными устройствами
Измерительное преобразование
Контроль и сигнализация состояния оборудования
Стабилизирующее регулирование
Выбор режима работы регуляторов и ручное управление задатчиками
Регистрация параметров
Учет производства и согласование
Диагностика технологических линий (агрегатов)
Распределение нагрузок технологических линий (агрегатов)
Оптимизация отдельных технологических процессов
Анализ состояния технологического процесса
Прогнозирование основных показателей производства
Контроль выполнения плановых заданий
Контроль проведения ремонтов
Подготовка и выдача оперативной информации по ТП
Получение производственных ограничений и заданий по ТП
АСУ ТП производства кваса
Структурная схема управления и контроля
Кафедра САУ гр. АУ-42р