XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Технологический процесс получения шоколадной глазури на кондитерских фабриках включает следующие операции:

- прием и хранение шоколада в твердом виде;

- плавление шоколада;

- рассеивание шоколадной глазури на продукцию;

- охлаждение продукции;

- фасование и упаковывание продукции.

Технологический процесс плавления шоколада осуществляется термостатным способом. Технологическая схема процесса плавления шоколадной глазури представлена на рисунке 1.

Требуемое качество конечного продукта обеспечивается соблюдением технологического режима каждой операции, т.е. поддержанием нормативных значений технологических параметров, в том числе, за счет внедрения автоматизированных систем. Объектом исследования является процесс плавления шоколада. Нарушение температурного режима плавления шоколада вызывает его пригорание, что негативно сказывается на цвете, вкусе и консистенции шоколадной глазури. Исключение брака и необходимости его переработки и утилизации при плавлении шоколадной глазури обеспечивается внедрением автоматизированной системы.

Рисунок 1 – Технологическая схема процесса плавления шоколада

Исследуемый технологический процесс является непрерывным и осуществляется в плавильном баке, куда аппаратчиком загружается порция кускового шоколада. Шоколад плавится за счет подачи горячей воды в тепловую рубашку плавильного бака. При достижении температуры 50-52⁰С включается электродвигатель М1 мешалки, а также подключается система автоматического регулирования температуры. Далее горячей водой прогревается ванна до температуры 50-52⁰С. Затем шоколадная глазурь подается в ванну насосом (электродвигатель М2). Включается система автоматического регулирования температуры глазури в ванне. Запускается электродвигатель М3 мешалки в ванне. После этого включается электродвигатель М4 насоса подачи шоколадной глазури в рассеиватель. Шоколадная глазурь поступает на продукцию (печенье, зефир и др.).

Эффективность системы управления во многом зависит от рационального выбора комплекса технических средств, позволяющего своевременно получать и обрабатывать информацию в АСУ ТП и обеспечивать выполнение задач технологического управления. Выбор технических средств производился с учетом совместимости технических средств, модульности, надежности, максимальной эффективности и системного подхода.

Основу технических средств сенсорного уровня составляют первичные преобразователи (ПП), которые функционируют совместно с нормирующими преобразователями (НП); исполнительные устройства (ИУ). Перечень первичных и нормирующих преобразователей с указанием основных технических и эксплуатационных характеристик приведен в таблице 1 [1]. Исполнительные устройства и их характеристики указаны в таблице 2. Для управления исследуемым технологическим процессом выбран моноблочный программируемы логический контроллер и модули расширения фирмы «МЗТА» [2].

Таблица 1 – Первичные и нормирующие преобразователи, их характеристики

№	Наименование ПП и НП, тип и модель	Пределы измерения	Допустимая погрешность	Выходной сигнал	Количество
1	Датчик температуры Овен ДТС105Л-100М.0,5.100.И	0…100 °С	0,5%	4…20мА	6
2	Датчик давления Овен ПД100И-ДИ0,25-111-0,25	0…250кПа	0,25%	4…20 мА	1
3	Датчик давления Овен ПД100И-ДИ0,1-111-0,25	0…100кПа	0,25%	4…20 мА	1
4	Акустический датчик уровня Microsonic mic+130/IU/TC	0…1,3м	1%	4…20 мА	1
5	Акустический датчик уровня «Microsonic mic+35/IU/TC	0…0,35м	1%	4…20 мА	1

Типы и количество вводов/выводов, необходимых при автоматизации процесса плавления шоколадной глазури, представлены в таблицах 3, 4 и 5.

Таблица 2 – Исполнительные устройства и их характеристики

№	Наименование ИУ, тип и модель	Входной сигнал	Сигнал состояния ИУ	Количество
1	Клапан регулирующий ТермИн RV2x0 с электрическим исполнительным механизмом	дискретный 24B постоянного тока	аналоговый 4…20 мА	2

Таблица 3 – Типы и количество вводов/выводов контроллера МЗТА МС12.4

Устройство ввода/вывода	Число необходимых точек	Число точек ввода-вывода
ввод аналоговых сигналов (4…20 мА)	8	8
ввод дискретных сигналов (24 В)	4	4
вывод дискретных сигналов (24 В)	8	8

Таблица 4 – Типы и количество вводов/выводов контроллера МЗТА МА8.3М

Устройство ввода/вывода	Число необходимых точек	Число точек ввода-вывода
ввод аналоговых сигналов (4…20 мА)	4	8

Таблица 5 – Типы и количество вводов/выводов контроллера МЗТА МЕ20.2

Устройство ввода/вывода	Число необходимых точек	Число точек ввода-вывода
ввод дискретных сигналов (24 В)	12	18

Решены задачи разработки программного обеспечения АСУ ТП. Приведена программная реализация САР средствами выбранного ПЛК. Решены задачи управления оборудованием путем разработки соответствующих логических схем и их реализации на программном уровне. Решены задачи разработки информационного обеспечения АСУ ТП. Разработаны структура и экранные формы SCADA-системы, позволяющие обеспечить супервизорный контроль и регулирование технологическим процессом.

Предложенная АСУ ТП выполняет контроль следующих технологических параметров: температуры шоколадной глазури в плавильном баке и в ванной; температуры горячей воды в тепловых рубашках плавильного бака и ванны; температуры шоколадной глазури в трубопроводе подачи на рассеиватель; давления горячей воды в трубопроводе и шоколадной глазури в рассеивателе; уровней шоколадной глазури в плавильном баке и в ванне. Предусмотрена система автоматической сигнализации температур шоколадной глазури в плавильном баке и в ванне, давления шоколадной глазури в рассеивателе, уровня шоколадной глазури в плавильном баке подготовки глазури и в ванне. Также предусмотрены системы автоматической сигнализации о состоянии электродвигателей насосов и мешалок. Их работа сблокирована с предельными значениями температуры и уровня шоколадной глазури в плавильном баке и в ванне. Система автоматического регулирования в составе АСУ ТП выполняет регулирование температур шоколадной глазури в плавильном баке и в ванне.

Предложенная АСУ ТП снижает брак продукции за счет обеспечения поддержания температурных режимов плавления шоколада, а также обеспечивает безопасность персонала и технологического оборудования в аварийных ситуациях.

Список литературы:

1. Официальный сайт ОВЕН (http://www.owen.ru/).

2. Официальный сайт Московского завода тепловой автоматики МЗТА (https://www.mzta.ru).

Код для цитирования: Скопировать