АТК технологической линии консервирования

Работу автоматизированного конвейера обработки овощей рас­смотрим на примере технологической линии по производству плодоовощных консервов «Икра кабачковая».

Технологический процесс производства данного вида продук­ции можно разделить на две части: обработка овощей и получение полуфабриката; непосредственное приготовление продукта и его расфасовка. Обработка овощей и подготовка полуфабриката зани­мают основную часть технологического цикла. Расчетная мощность данной линии составляет 30 тыс. банок за рабочую смену.

Для производства данного вида продукции требуется разнооб­разное сырье и полуфабрикаты, в частности овощи: кабачки, мор­ковь, репчатый лук и зелень.

На стадии обработки овощей и получения полуфабриката ис­пользуются следующие технологические операции: сортировка (ово­щи); калибрование (морковь, лук репчатый); сухая очистка (мор­ковь); отмачивание (морковь); мойка (кабачки, морковь, лук, зе­лень); ополаскивание (овощи); очистка (морковь, лук, кабачки); резание (кабачки, морковь, лук, зелень); дробление (кабачки).

На основании последовательности этих операций построена карта технологического процесса, обработки овощей и получе­ния полуфабриката (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1

Большинство операций повторяются с разными видами сырья, но поскольку они должны проходить почти одновременно, то используются три параллельные линии оборудования для подготовки трех основных компонентов: кабачков; моркови; лука и зелени. Для подготовки этих компонентов используется разное оборудование, так как операции мойки, очистки, резания и т.д. производятся для этих продуктов по-разному.

Схема системы управления технологической линией обработ­ки овощей и получения полуфабриката для производства овощ­ных консервов «Икра кабачковая» имеет двухуровневую структуру.

На верхнем уровне находится персональный компью­тер, который управляет работой автоматизированного склада по подаче овощей на технологическую линию, транспортными потоками, отображает текущую информацию о технологическом процессе, ведет журнал, а на нижнем уровне – технологический контроллер (управляет обору­дованием технологической линии, отображает текущую инфор­мацию о состоянии оборудования, осуществляет диагностирова­ние оборудования).

В технологическом процессе по производству продукции ис­пользуют оборудование для транспортирования и основного тех­нологического процесса. Часть механизмов и машин должна иметь регу­лируемые электроприводы, управляемые от блоков местного управления, другая часть – нерегулируемые, которые управляются посредством коммутационно-защитной аппаратуры.

Система управления работает следующим образом. Диспетчер в начале работы с центрального компьютера вводит задание на сме­ну, определяя вид и количество исходного сырья. Введенная ин­формация поступает на автоматизированный склад, где осуще­ствляется подготовка сырья к доставке на технологическую ли­нию. В зависимости от количества сырья задействуется необходи­мое количество внутрицехового напольного транспорта, причем его подача осуществляется по заданному временному графику. Как только первая партия подана на первую стадию производства (сра­батывает датчик веса), технологический контроллер запускает оборудование этой стадии. Далее оборудование включается в ра­боту в соответствии с технологией производства. В режиме рабоче­го функционирования информация оперативно отображается на посту диспетчера в числовом и графическом видах.

В случае возникновения аварийной ситуации или отсутствия не­обходимого сырья в ходе производственного процесса система управления подает звуковой сигнал и отключает оборудование всей технологической линии. На посту диспетчера отображается ин­формация о причинах остановки и дальнейших действиях.

15.3 Автоматизированный участок приготовления комбикормов

На рисунке 15.2 приведена технологическая структурная схема цеха комбикорма (приняты следующие условные обозначения: ЖД – пункт разгрузки железнодорожного транспорта, АВТ – пункт раз­грузки автомобильного транспорта, МКК – микокарб – консер­вирующая добавка).

Рисунок 15.2. Технологическая структурная схема цеха комбикорма

Производство комбикорма выполняется по технологической схеме с предварительным приготовлением смесей компонентов. Зерновое сырье поступает в цех комбикорма через железнодорожный и автомобильный терминалы, из элеватора и механизиро­ванных складов тарного сырья. На линии загрузки склада и бунке­ров цеха осуществляется загрузка зерновых и шротовых компо­нентов в расходные бункеры, а на линии завалки минерального сырья происходит механизированная подача соли, мела, фосфа­тов и других компонентов комбикорма. Линия дозирования пред­варительных смесей зерна совместно с линией дробления обеспе­чивает подготовку зерновых предварительных смесей; на линии дозирования минеральных смесей производятся минеральные пред­варительные смеси (кормосмеси) и белково-витаминные добавки. Весовые рычажные дозаторы типа АД-3000, 10-ДК, 5-ДК и другие обеспечивают точность дозирования до 1 %.

Технологическая схема включает в себя следующие подсисте­мы: загрузки зернового сырья, хранения зернового сырья, дози­рования предварительных смесей зерна, дозирования минераль­ного сырья, дробления зерновой смеси, дозирования готового продукта, гранулирования комбикорма, экструдирования зерно­вого сырья, ввода производственного задания.

Для комбикормового цеха характерны вертикальная компоновка оборудования и обилие транспортных путей. Суммарная протя­женность вертикальных транспортеров (норий), горизонтальных цепных транспортеров-распределителей, винтовых конвейеров (бо­лее 20) и т. п. составляет десятки километров. Сложность объекта управления характеризуется числом то­чек контроля – до 800 и более.

В качестве приводов транспортеров, конвейеров, задвижек, шнеков, поворотных кругов и дробилок применяют регулиру­емые электроприводы переменного тока с частотным регулиро­ванием скорости, а в качестве приводов грануляторов, экструдеров, аспирационных систем, опрокидывателя железнодорожного вагона – нерегулируемые приводы переменного тока.

На рисунок 15.3 представлена иерархическая структура системы управления комбикор­мового цеха по приготовлению и выдаче комбикормов.

Рисунок 15.3. Структура системы управления комбикор­мового цеха

Верхний уровень представляет собой сложную интегрированную систему управления производством и решает задачи оперативного кон­троля выполнения производственных заданий, связи с внешними системами, включая обращения к экспертным системам для по­лучения специально рассчитанных рецептур комбикормов и белково-витаминных добавок. В состав верхнего уровня входят персо­нальный компьютер руководителя производства, оборудование лаборатории текущего контроля за сохранностью сырья и каче­ством готовой продукции, а также станция для текущего плани­рования и расчета оперативных рецептов для производства. Ядром верхнего уровня системы управления является АРМ оператора автоматизированной СУ комбикормового цеха.

Операторская станция состоит из двух независимых технологических подсистем – АРМ технолога цеха и станции оперативного управления производством.

Нижний уровень управления включает в себя технологические микроконтроллеры, которые управляют механизмами технологических участков цеха комбикорма – задвижками, нориями, шне­ками, транспортерами, поворотными кругами, дозаторами дробилками, грануляторами, экструдерами и др. Так, технологический микроконтроллер КТ1 управляет подсистемой загрузки зернового сырья (опрокидыватель железнодорожного вагона, транспортеры, задвижки, приводы аспирационной системы); технологический микроконтроллер КТ2 – подсистемой дозирования предварительных смесей зерна (транспортеры, конвейеры, задвижки, поворотные круги, приводы аспирационной системы, электропневматические клапаны); технологический микроконтроллер КТ3 – подсистемой дозирования минерального сырья (транспортеры, конвейеры, задвижки, приводы аспирационной системы, электропневматические клапаны, поворотные круги); технологический микроконтроллер КТ4 – подсистемой дробления зерновой смеси (приводы дробилок, задвижки, конвейер); технологический мик­роконтроллер КТ5 – подсистемой дозирования готового продук­та (транспортеры, конвейеры, задвижки, поворотные круги, при­воды аспирационной системы); технологический микроконтрол­лер КТ6 – подсистемой гранулирования комбикорма (конвейе­ры, задвижки, приводы аспирационной системы); технологичес­кий микроконтроллер КТ7 – подсистемой экструдирования зернового сырья (приводы экструдеров, вентилятор, вертикальный транспортер, задвижки).

Аппаратура нижнего уровня выполнена в виде управляющих панелей, на которых в пыле- и влагонепроницаемых кожухах раз­мещены модули MicroPC.

Функции системы управления определяются задачами техно­логического процесса и включают в себя:

централизованный кон­троль за ходом технологического процесса, состоянием оборудо­вания, машин и механизмов;

программно-логическое управление;

логическое управление аппаратами защиты;

ава­рийное отключение оборудования цеха;

непосредственное (пря­мое) цифровое управление;

контроль и измерение технологиче­ских параметров;

косвенное измерение и вычисление технологи­ческих параметров;

контроль за состоянием оборудования;

пла­нирование технологической подготовки производства;

формиро­вание статистической и отчетной информации.

Главная панель управления предоставляет оперативному пер­соналу обобщенную информацию о состоянии всех технологиче­ских процессов цеха комбикорма и основных элементов системы управления. На главной панели размещен ряд блоков управления по числу технологических подсистем, включая энергетическое оборудование цеха комбикорма. Главная панель управления со­стоит из следующих элементов: информационная верхняя строка, содержащая идентификационные параметры видеокадра и инди­каторы состояния корпоративной сети связи, системы электро­питания и индикатор предупредительной и аварийной сигнализа­ции; восемь блоков обобщенных панелей управления – элемен­тов вызова технологических подсистем; управляющая строка, на которой расположены «горячие» кнопки прямого перехода в тре­буемый кадр: «Конфигурация АСУ», «Журнал бункеров», «Ввод рецепта», «Технологическая карта», «Рапорт»; клавиш кор­ректного выключения системы.

Рекомендуемая литература

1. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. – М.: Академия, 2004. С.461-469.

2. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации в пищевой промышленности / В.Г. Трегуб, А.П. Ладанюк, Л.Н. Плужников. – М.: Агропромиздат, 1991. 352 с.

Список использованной литературы

1 Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 576 с.

2 Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / А.М. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов, Н.К. Шапарев. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

3 Практикум по автоматизации технологических процессов и производств. Часть 1: Учеб. пособие / И.В. Брейдо, Г.А. Эм, Е.В. Андреев, Д.А. Брюханов. – Караганда, Изд-во КарГТУ, 2009. – 83 с.

4 Комплексная автоматизация в машиностроении: учебник / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, Н.П. Дьяконова; под ред. Н. М. Капустина. – М.: ACADEMIA, 2005. – 365 с.

5 Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / М.П. Белов, О.И. Зементов, А.Е. Козярук и др.; Под ред. В.А. Новикова, Л.М. Чернигова. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 368 с.

6 Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП: Учеб.пособие для вузов / Под ред. В.Б.Яковлева. – М.: Высш.шк., 1989. – 263 с.: ил.

7 Шишмарев В.Ю. Автоматизация технологических процессов: учеб. пособие. – М.: ACADEMIA, 2007. – 351 с.

8 Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления: учебник. – М.: ACADEMIA, 2007. – 304 с.

9 Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов: учеб. пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 2007. – 379 с.

10 Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2007. – 351 с.

11 Справочник по автоматизации котельных / Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 296 с.: ил.

12 Электрификация стационарных установок шахт / С.А. Волотковский, Д.К. Крюков, Ю.Т. Разумный и др.; Под ред. Г.Г. Пивняка. – М: Недра, 1990. – 399 с.: ил.

13 Толпежников Л.и. Автоматическое управление процессами шахт и рудников: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. – 352 с.

14 Попов В.М. Водоотливные установки: Справ. пособие. – М.: Недра, 1990. – 254 с.: ил.

15 АСУ ТП в черной металлургии: Учебник для ВУЗов / Г.М. Глинков, В.А. Маковский. – М.: Металлургия, 1999. – 310 с.

16 SIMATIC Комплексная автоматизация производства. Каталог ST 70. – Germany, Erlangen, 2001.

17 SIMOVERT MASTER DRIVES. Vector Control. Katalog Siemens DA 65.10. – Germany, Erlangen, 2001.

18 Хартли Дж. ГПС в действии: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1987. – 225 с.

19 Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / [А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев]; Под ред. А.С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.: ил.

20 Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / [А.С. Клюев, Б.В. Глазов, М.Б. Миндин, С.А. Клюев]; Под ред. А.с. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

21 Риман Я.С., Соловей А.И. Устройство и эксплуатация электро-оборудования стационарных установок шахт. – М.: Недра, 1991. – 284 с.

22 Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. – 215 с.

23 Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности. – М.: Недра, 1991. – 303 с.

24 Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 344 с.

25 Грузоподъемные краны промышленных предприятий: Справочник / И.И. Абрамович, В.Н. Березин, А.Г. Яуре. – М.: Машиностроение, 1989. – 360 с.

26 Католиков В.Е., Динкель А.Д., Седунин А.М. Тиристорный электропривод с реверсом возбуждения двигателя рудничного подъема. – М.: Недра, 1990. – 382 с.

27 Автоматизация управления металлургическими процессами: Учебник для ВУЗов / В.Ю. Каганов, О.М. Блинов, А.М. Беленький, В.Ф. Бердышев. – М.: Металлургия, 1989. – 360 с.

28 Автоматическое управление электротермическими установками: Учеб. пособ. для ВУЗов / А.М. Кручинин, К.М. Махмудов, Ю.М. Миронов и др.; Под ред А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 416 с.