Модернизация АСУТП выпечки хлеба в циклотермической камерной печи PKC.

ВВЕДЕНИЕ

Быстрые темпы обновления техники повышают динамизм и развитие пищевой промышленности. Происходит процесс быстрого обновления продукции, высокими темпами растёт объём её выпуска, совершенствуются техника и технология производства, улучшаются формы его организации.
Для удовлетворения растущего потребления, а также для повышения качества выпускаемой продукции необходимо внедрять новые технологий в процесс производства. Однако внедрение новых объектов требует создания системы автоматического управления, поскольку только автоматическое управление позволяет удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к технологическим процессам.
Для осуществления автоматического управления техническим процессом создаётся система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства. Как и всякое техническое сооружение, система должна обладать конструктивной жёсткостью и динамической прочностью. Эти чисто механические термины в данном случае несколько условны. Они означают, что система должна выполнять заданные ей функции с требуемой точностью, несмотря на инерционные свойства и на неизбежные помехи. Пока объект обладает достаточной жёсткостью и динамической прочностью, потребности в автоматическом регулировании не возникают.
С необходимостью построения регуляторов первыми, по-видимому, столкнулись создатели высокоточных механизмов, в первую очередь часов. Даже очень небольшие, но действующие непрерывно помехи, накапливаясь, приводили в конечном итоге к отклонениям от нормального хода, недопустимым по условиям точности. Противодействовать им чисто конструктивными средствами, например улучшая точность и чистоту обработки деталей, повышая их массу или увеличивая полезные усилия, не всегда удавалось, и для повышения точности в состав часов стали вводить регуляторы. На рубеже нашей эры арабы снабдили поплавковым регулятором уровня водяные часы. В 1675 г. Х. Гюйгенс встроил в часы маятниковый регулятор хода.
Другой причиной, побуждавшей строить регуляторы, была необходимость управлять процессами, подверженными столь сильным помехам, что при этом утрачивалась не только точность, но зачастую и работоспособность системы вообще. Предшественниками регуляторов для подобных условий можно считать применявшиеся ещё в середине века центробежные маятниковые уравнители скорости хода водяных мукомольных мельниц. Но хотя отдельные автоматические регуляторы появились в давние времена, они оставались любопытными в истории эпизодами и серьёзного влияния на формирование техники и теории автоматического управления не оказали.
Значение теории автоматического управления в настоящее время переросло рамки только технических систем. Динамические управляемые процессы имеют место в живых организмах, экономических и организационных человеко-машинных системах. В таких системах функции управления не могут быть полностью переложены на автоматические устройства. Принятие наиболее ответственных решений остаётся за человеком.
В наше время автоматизированные системы управления выполняются на базе микропроцессорной техники. В этом дипломном проекте рассматривается решение задачи автоматизации на базе электроники и микропроцессорного блока (контроллера) немецкой фирмы SIEMENS. Родоначальниками которой были братья Сименс.
"Мини-пекарня" при АО "Машиностроительном заводе" построена совместно с АО "Технопол" г. Прага в 1992г. Мини-пекарня располагается в одноэтажном корпусе. Общая производственная площадь - 175 м2.
Данная мини-пекарня имеет весь необходимый спектр агрегатов для выпуска хлеба. Хлебные изделия поставляются в сто процентном количестве для потребительского рынка предприятия (столовые, магазины внутри предприятия).
В связи с тем что данная пекарня была монтирована ещё в 1992г. она имеет ряд недостатков. Её оборудование разнесено по всему помещению, фактически каждая единица оборудования имеет свой стационарный пульт управления и щит контроля технологическими параметрами, регулирование температуры печей производится позиционными методами. Что вызывает большие потери электроэнергии, быстрый износ нагревательных элементов и главное нестабильный показатель качества хлеба на выходе из печей.
Однако на данный момент она перестала удовлетворять требованиям предприятия.
После обзора существующих на данный момент печей, соответствующих современным требованиям, предъявляемым к оборудованию данного класса, было найдено несколько печей различных фирм изготовителей (в том числе зарубежного производства). Однако вследствие того, что российские аналоги зарубежных печей оказываются дешевле при тех же параметрах (количество выпускаемой продукции, разнообразие ассортимента), то была выбрана печь РКС.
Автоматизацию данного процесса я выполняю на основе комплектующих (контроллер, аналого-цифровые преобразователи, датчики и прочее) немецкой фирмы SIEMENS. Данная фирма имеет обширный рынок сбыта своей технической аппаратуры. На базе SIEMENS выпускается множество пищевых технологических линий (для выпуска безалкогольных напитков, кондитерские и др.).
Базовые цены на приобретение этой техники (контроллера) значтельно ниже других импортных производителе такой, например, как американская фирма ABB. Гарантийный срок эксплуатации тоже довольно велик, что в наших рыночных отношениях немаловажно.
Применение данной оснастки приведёт к объединению оборудование в одну технологическую цепочку, что значительно упростит работу обслуживающему персоналу, сократит его количество, а в следствии уменьшит себестоимость продукции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой части дипломного проекта подводится обобщающая черта.
Хочется сразу же заметить, что все поставленные задачи выполнены целенаправленно. Все настроечные расчёты применимы в реальном производстве. В результате модернизации и автоматизации, производительность мини-хлебопекарни не возросла и осталась на уровне 166400 т. в год, но в свою очередь дало прирост прибыли, которая составила 143042 тыс. руб. Данные внедрения не несли за собой задачи сокращения штата обслуживающего персонала, а наоборот. Часть прибыли пойдёт на повышение квалификации рабочих и их среднего заработка. Автоматизировав процесс изготовления хлебобулочных изделий, мы добились жёсткого контроля качества хлеба с первой до последней операции. Автоматизация печи, дала технологам возможность варьировать параметрами температуры и влажности в любых номинальных режимах. Задаваемые уставки контролируются и регулируются автоматически. Мы полностью отказались от позиционного регулирования технологических параметров. Что сразу же дало экономию в использовании электроэнергии.
Используя, контроллер S7-200 мы получаем, большое преимущество перед другими средствами автоматизации. Во-первых, мы имеем большое количество резервных каналов для наращивания производственных мощностей. Во-вторых, этот контроллер имеет совместимость с любой микропроцессорной техникой (в нашем случае совместная работа с гигрометром Hygro). В-третьих, программное обеспечение не так сложно сделать самому, не прибегая к помощи фирм производителей.
Использование общего контроля за технологическим процессом, свела фактически на нет возможность нанесение обслуживающему персоналу каких-либо травм. Увеличило экологичность производства мини-пекарни.
Затраты на модернизацию незначительные, они окупятся за три года и шест месяцев.

Содержание

Введение
1.Краткое описание технологической схемы
1.1. Выпечка булочных изделий
1.2. Описание и основные технические данные печи
1.3. Задачи автоматизации
2 Специальная часть
2.1 Структура проектируемой системы контроля температуры
2.1.1 Выбор и обоснование выбора системы
2.2 Программно-техническое обеспечение АСУТП
2.2.1Техническое обеспечение
2.2.1.1 Промышленный ЭВМ
2.2.1.2 Выбор контроллера
3 Расчётная часть
3.1 Получение дифференциального уравнения объекта управления
3.2 Выбор принципа управления
3.3 Выбор регулятора и определение параметров настройки
3.4 Определение частотных характеристик разомкнутой системы
3.5 Определение данных для построения переходного процесса замкнутой АСР
3.6 PID- алгоритм
4.Охрана труда и экологичность производства хлеба
4.1 Введение
4.2 Анализ потенциально опасных факторов технологии производства хлеба
4.3 Санитарно-гигиеническая оценка освещения
4.4 Санитарно-гигиеническая оценка шума, вибрации
4.5 Оценка электробезопасности
4.6 Пожаробезопасность предприятия
4.7 Экология
5.8 Санитарно-гигиеническая оценка рабочих помещений
5.Экономическая часть
5.1 Обоснование необходимости автоматизации технологического процесса
5.2 Расчёт экономической эффективности от реконструкции пекарни
5.3 Определение показателей эффективности
5.4 Итоги расчётов экономической эффективности при внедрении новой техники
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение В
Чертежи:
1 Динамические и частотные характеристики
2 Переходная функция объекта регулирования
3 Основные технико-экономические показатели
4 Схема функциональная
5 Алгоритм функционирования
6 Амплитудно-фазовая характеристика объекта
7 Структурная схема САР температурой печи

1.Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности. - М. : Агропроиздат, 1986.
2.Шепетин Л.И. Техника проектирования систем автоматизации техно-логических процессов: Справочное пособие. - М. : Машиностроение, 1976.
3.ГОСТ 21.404-85. Обозначение условных приборов и средств автоматизации в схемах.
4.ГОСТ 32-44-68. Щиты и пульты управления.
5.Руководство по проектированию систем автоматического управления: Учеб. Пособие для студентов спец. "Автоматика и телемеханика" / Бесекерский В.А., Власов В.Ф., Гомзин В.Н. - М.: Высш. школа, 1983.- 296с, ил.
6.Г.А. Шаумяна, Автоматизация производственных процессов- М.: Высш. Школа 1978.
7.П.В. Куропаткин, Теория автоматического управления- М.: Издательство "Высшая школа" 1973.
8.Автоматизация технологических процессов пищевых производств.
9.Учебное пособие. /Под ред. Е.Б.Карпина.- М.: Пищевая промышленность, 1977, 431с.
10.Автоматическое управление технологическими процессами аппаратного производства пищевой промышленности: Учебное пособие/ Суворкина А.Ф., Кривоносов А.И.-М.: ВЗИПП, 1980, 44 с.
11.Трегуб В.Г., Ладонюк А.П., Плужников Л.Н. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации пищевых производств. -М.: Агропромиздат.
12.Мамиконов А.Г. Основы построения АСУ: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1981.
13."Монтаж средств измерения и автоматизации". Справочник . Алексеев К.А., Антипин В.С. под редакцией Клюева А.С.- М.: Энергоиздат, 1988.
14.Научная организация и нормирование на зерноперерабатывающих и хлебоприёмных предприятиях: Учебник под ред. Жигалова А.Н. 3-е изд. - М.: Агропромиздат, 1986.- 367 с.
15.Научная организация и нормирование труда в пищевой промышленности: Учебник под ред. Набатникова В.М..- М.: Лёгкая и пищевая промышленность. 1982.- 320 с.
16.Справочное пособие по НОТ /под ред. Симрнова Е.Л.-М.: Экономика, 1986.- 399 с.
17.Справочник экономиста по труду /под ред. Полякова И.А.- М.: Экономика, 1988.- 239 с.