Автоматизация управления типовыми производственными процессами

В результате освоения данной главы студент должен: знать

• существующие автоматизированные технологии переработки сырья на предприятиях пищевой промышленности;

уметь

• • читать графические схемы автоматики; владеть
• • навыками чтения графических схем автоматики.

Особенностями автоматизации производства пищевой промышленности являются:

• — сложность физико-химических и биохимических процессов при изготовлении продукции;
• — переработка биологически ценного сырья, требующая соблюдения санитарно-гигиенических требований и точности при составлении рецептур и ведении технологического процесса, что обуславливает высокие требования к качеству регулирования.

В настоящее время на предприятиях отрасли внедрены как локальные системы автоматизации, так и автоматизированные системы управления технологическими процессами с использованием ЭВМ и микропроцессоров.

Автоматизация технологического процесса объектов управления

Автоматизация процесса переработки молока в сырных ваннах

При автоматизации процесса переработки молока в сырных ваннах осуществляется программное регулирование отдельных технологических операций с коррекцией их по времени в зависимости от меняющихся свойств перерабатываемого продукта. Предусматриваются следующие технологические операции: заполнение емкостей молоком, добавка закваски и сычужного фермента, перемешивание заквашиваемого молока с заданной экспозицией по времени, выдержка массы до образования сгустка, разрезание сгустка, вымешивание сырного зерна и его нагревание по соответствующей программной схеме. При этом степень готовности сгустка определяется при разрезании по его вязкости автоматически. Переход от одной технологической операции к другой происходит без участия оператора с использованием технических элементов автоматики. В процессе постановки и обсушки зерна осуществляется автоматический контроль кислотности сыворотки. На всех стадиях обработки молока в ёмкостях автоматически регулируется и контролируется его температура.

Процесс переработки молока в сырных ваннах (рис. 7.1) протекает следующим образом. Заполнение ванны происходит с использованием исполнительных механизмов 3—2 и 3—4, которые управляются через панели дистанционного управления 3—1, 3— 3, в течение определенного промежутка времени. Через 5 мин после заполнения ванны включается электромешалка, которая подключена к источнику с регулируемым напряжением 6—1. Наличие такого источника позволяет плавно регулировать частоту вращения электромешалки. Одновременно с этим в ванну автоматически подается закваска, а по истечении 15 мин вносится сычужный фермент. Далее через 5 мин перемешивание отключается и начинается процесс формирования сгустка, который длится 35 — 40 мин. Контроль процесса осуществляется первичным измерительным преобразователем 9—1 и прибором 9—2.

В программе включение механизма для разрезания сгустка происходит через 40 мин после внесения сычужного фермента. Если готовность наступает раньше, механизм разрезания сгустка включается автоматически. Разрезания сгустка длится в течение 15—20 мин при частоте вращения вала электродвигателя 0,5—1 мин^-1, что исключает потери жира с сывороткой. Измерение частоты вращения вала электродвигателя производится с помощью прибора 8—2 и первичного измерительного преобразователя 8— 1.

По истечении 5 мин после разрезания сгустка происходит автоматическое включение электромешалки для вымешивания зерна. Частота вращения электродвигателя первоначально составляет 0,5 мин^-1, потом 1 мин^-1.

Через семь минут после разрезки сгустка в программе предусмотрено включение электродвигателя 10—3 насоса подачи сыворотки к стеклянным электродам первичного преобразователя 12—1 рН-метра, который, в свою очередь, соединен с прибором 12—2. pH измеряется в интервале от 5 до 7. При этом заданное значение регулируемого параметра регулируемое значение величины pH составляет 6,5.

На 10-й минуте происходит включение исполнительного механизма 1—4, установленного на паропроводе для нагревания смеси зерна с сывороткой. Нагревание происходит с выдержкой 42 мин. Контроль давления пара осуществляется манометром 2—1. Скорость изменения температуры постепенно увеличивается с 0,12°С/мин (в интервале 31 — 34°С) до 0,16°С/ мин (в интервале 34—37°С) и, наконец, до 0,2°С/мин (37—38°С).

Работой установленного на паропроводе клапана управляет программное устройство 5—1. Электроконтактный манометрический термометр 1—2 служит для контроля и регулирования температуры зерна в ванне и имеет установку 38 °C. Такая температура в ванне поддерживается до конца обработки.

Примерно на 70-й минуте процесса в зависимости от нарастания кислотности (при pH 6,3) включается электромешалка. Через одну-две минуты включается насос IV для эвакуации половины объема сыворотки.

Рис. 7.1. Схема автоматизации процесса переработки молока в сырных ваннах:

I — ванна; II, III, IV — насосы; V — элсктромсшалка; 1—1 — первичный измерительный преобразователь температуры (термобаллон манометрического термометра); 1—2 — манометрический термометр; 1—3,3—1,3—3, 12—4 — панели дистанционного управления; 1—4,3—2,3—4, 12—5 — исполнительные механизмы; 2—1 — манометр; 4—1, 11—1 — первичные измерительные преобразователи для измерения уровня; 4—2,

• 11—2 — сигнализаторы уровня; 5—1 — программное устройство; 6—1 — регулятор напряжения; 7—1, 10—1, 13—1, 14—1 — ключи управления; 7—2, 10—2, 13—2, 14—2 — магнитные пускателя; 7—3, 10—3, 13—3, 14—3 — электродвигатели; 8—1 — первичный измерительный преобразователь для измерения частоты вращения мешалки;
• 8—2 — прибор для измерения частоты вращения мешалки: 9—1, 12—1 — первичные измерительные преобразователи для измерения готовности сырного сгустка;
• 9—2, 12— 2 — приборы для измерения готовности сырного сгустка; 1—5, 12—3 — преобразователи сигнала (входной сигнал электрический, выходной—пневматический);

HL1 — HL3 — сигнальные лампы; НЛ1 — звонок Прибор 11—2 предназначен для автоматического отключения насоса и контроля уровня. Насос II включается при pH 6,05 и перекачивает смесь зерна и оставшейся сыворотки. Прибор 12—2 подает сигнал на срабатывание исполнительного механизма 12—5 и ванна опорожняется. При отказе системы автоматики управление опорожнением ванны осуществляется дистанционно вручную оператором с помощью панели 12—4. Сигнальные лампы HL1 — HL3 служат для контроля работы системы. Звонок НА1 сигнализирует об окончании технологического процесса в сырной ванне.