XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Современные молочные производства для повышения своей экономической эффективности и сохранения конкурентоспособности стремятся внедрять технологии, имеющие все более высокие производственные показатели, позволяющие улучшать качество готового продукта. Одним из таких методов является метод ультрафильтрации (процесс мембранной фильтрации), применяемый при производстве творожной продукции (рисунок 1). Необходимость внедрения автоматизированных систем обусловлена, во-первых, сложностью данного технологического процесса, требованиями к температурным режимам, условиями создания движущей силы, необходимой для прохождения продукта чрез мембрану. Во-вторых, поскольку это молочное производство, то к нему предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования, и желательна минимизация антропогенного фактора.

В процессе разработки проекта было подобрано первичное оборудование, необходимое для измерения параметров технологического процесса. Спроектирован контроллерный уровень, представленный контроллером Simatic, состоящим из центрального процессора и модулей ввода вывода аналоговых и дискретных сигналов. Подобраны исполнительные механизмы, регулирующие органы, а также частотные преобразователи, позволяющие управлять частотой вращения двигателя насосов, регулируя р
асход и давление продукта в трубопроводе.

Рисунок 1 – Технологическая схема процесса УФ творога

На этапе составления технического задания для проекта были определены все переменные, которые необходимо контролировать, рассмотрены требования к технологическим сигнализациям и сигнализациям состояния оборудования. Были разработаны следующие системы автоматической защиты и блокировки:

Система автоматической защиты продукта – обеспечивает защиту продукта от переохлаждения или перегрева, позволяя сохранить большую часть продукта в надлежащем качестве.

Система автоматической защиты насоса Н1 «от сухого хода»- при недостаточном уровне продукта в уравнительном баке насос прекращает свое функционирование.

Система автоматической защиты мембран, не позволяющая мембранам оказаться без воды.

Система автоматической блокировки насосов, предотвращающая их работу вхолостую.

Система автоматической блокировки насоса Н5, позволяющая защитить его от работы в режиме холостого хода.

Также на этом этапе необходимо определить системы автоматического регулирования, их допустимые значения показателей качества регулирования. Они представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Требования к системам автоматического регулирования

Наименование регулируемой переменной		Допустимые значения прямых показателей качества регулирования				Прим.
1	2	3	4	5	6	7
Температура продукта на выходе из теплообменника ТО1	50 °С	± 5 °С	± 1,5 °С	5 мин	0,75	Кр1
Температура продукта на выходе из теплообменника ТО2	50 °С	± 4 °С	± 1,5 °С	5 мин	0,75	Кр2
Температура продукта на выходе из теплообменника ТО3	50 °С	± 4 °С	± 1,5 °С	5 мин	0,75	Кр3
Дифференциальное давление 1 контура	320-380 кПа	±30 кПа	±10 кПа	2 мин	0,75	Н2
Дифференциальное давление 2 контура	320-400 кПа	±30 кПа	±10 кПа	2 мин	0,75	Н3
Дифференциальное давление 3 контура	280-350 кПа	±30 кПа	±10 кПа	2 мин	0,75	Н4
Давление продукта главного контура	100-300 кПа	±30 кПа	±10 кПа	2 мин	0,75	Кр4

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	7
Уровень жидкости в уравнительном баке	400-700 мм	±10 мм	±25мм	2 мин	0,75	Н1

Процесс молочного производства также подразумевают мойку оборудования и трубопроводов до и после каждого процесса производства. Алгоритмы работы перечисленных выше САЗ и САБ, пуска и останова оборудования, режима мойки линии должны быть реализованы на контроллерном уровне. Одним из немаловажных аспектов при проектировании автоматизированного производства является разработка информационного обеспечения, в том числе проектирование автоматизированного рабочего места технолога-оператора, разработка, внедрение, SCADA-проекта. Для реализации функций операторского управления и передачи данных от диспетчера к системе используется SCADA-система Trace Mode 6.0. Одной из особенностей этой системы является максимальная открытость для связи с техническими средствами нижнего уровня. Кроме того программа является отечественной, что упрощается изучение справочной документации и осуществление информационной поддержки. При разработке экранных форм проекта важно обеспечить максимальную информативность, но избежать чрезмерной загруженности как информационной, так и анимационной. Также необходимо обеспечить защиту от случайного, ошибочного действия - «защиту от дурака», несанкционированного доступа. Это было реализовано путем введения этапа авторизации пользователя, перед началом его работы. Так мы смогли предоставлять возможность ручного управления оборудованием при возникновении аварийных ситуаций или в режиме технических работ ограниченному перечню персонала (главным технологам, инженерам АСУ). Для улучшения визуального восприятия процесса, была разработана программа обеспечивающая возможность цветовой анимации продукта в трубопроводе.

Программа (рисунок 2) позволяет производить динамическую визуализацию труб, т.е. выбирать цвет их заливки, в соответствии с потоком, протекающим по ним в данный момент. Таким потоком может быть:

Продукт – значение 3, условие для его принятия режим работы – Производство, Кп5 в положении 1-2 (открыт).

Холодная вода – значение 0, условие для его принятия режим работы – Мойка, Кп1 в положении 3-2 (закрыт), Кп2, Кп3 в положении 1-2 (открыт).

Горячая вода – значение 1, условие для его принятия режим работы – Мойка, Кп3 в положении 3-2 (закрыт).

Щелочь – значение 2, условие для его принятия режим работы – Мойка, Кп2 в положении 3-2 (закрыт).

Отсутствие потока – значение 2, условие для его принятия режим работы в ожидании.

Также разработана программа, позволяющая оператору осуществлять корректный выбор режима (состояния). К примеру, пока идет производство, у оператора или инженера АСУ не будет возможности перевести линии в режим мойки или же технических работ.

Рисунок 2 – Программный код реализации алгоритма работы кнопок панели оператора на языке Техно LD

Код для цитирования: Скопировать