Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Ринок електроенергії вимагає підвищення тарифів…
20.09.2018р.

В Україні тариф для населення на сьогодні покриває...

«Volvo» представила електровантажівку із запасом ходу 300 км
18.09.2018р.

«Volvo Trucks» презентувала нову електричну вантажівку...

На горі Хом'як у Карпатах встановили сонячні панелі
18.09.2018р.

На вершині карпатської гори Хом’як змонтували...

Родина завдяки CЕС заробляє 6 тис грн за місяць
17.09.2018р.

Родина Марчуків з села Дубище Чуднівського району...

Львів цілком перейде на відновлювану енергетику
14.09.2018р.

Учора, під час офіційного відкриття Міжнародного...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

7970
27.04.2010р. |
Автоматизація процесу пастеризації молока

За допомогою одного малоканального багатофункційного програмованого контролера МІК-51 можна автоматизувати достатньо складний типовий технологічний об'єкт харчової промисловості.


Що таке якісна продукція? Що ми розуміємо під категорією якості як такою? Якщо мислити «шаблонно», то точне визначення завжди можна знайти в ДСТУ, а саме: якість визначає відповідність характеристик продукції певним вимогам, що до неї ставляться. У харчовій промисловості питання про випуск якісної продукції постає особливо гостро. У цій статті ми розглянемо деякі нюанси виробництва молочних продуктів, зокрема – процес пастеризації молока.

Рис. 1. Малоканальний багатофункційний програмований контролер

Важливим фактором, що впливає на якість молока і молочної продукції, є його теплова обробка (пастеризація). Пастеризація відбувається при певній температурі (від + 63 °С до температури, близької до точки кипіння), яку система автоматизації повинна підтримувати достатньо точно (у більшості випадків – це ± 1–5 °С). Якщо розглянути найпростіший варіант, то молоко у спеціальному теплообміннику-пастеризаторі підігрівають на водяній парі до потрібної температури і витримують таким чином певний час, а потім спрямовують на подальшу обробку. Температура молока в розглянутому варіанті на практиці буде значно «коливатись», що неминуче позначиться на якості готового продукту.

Річ у тому, що подача пари з котельні на установку буде нерівномірною, оскільки, найімовірніше, проміжною ланкою такого кола є гребінка, куди під’єднання інші установки–споживачі. Тиск пари в магістралі змінюється і, як результат, – змінюється температура молока. Навіть застосування швидкодіючих контурів регулювання тут не допоможе.

Рис. 2 Структура контуру пастеризації  молока

Виходом із ситуації що склалась, може бути використання проміжної ланки у вигляді ще одного теплообмінника. З’ясувалося, що пара гріє воду, а вода, у свою чергу, гріє молоко в пастеризаторі, тобто одержуємо своєрідний буфер, що додасть інерційності у систему. Такий контур значно легше автоматизувати як за допомогою звичайних регуляторів, так і застосовуючи мікроконтролери.

Контур пастеризації молока

У статті йдеться про контур пастеризації молока, що функціонує на Івано-Франківському молокозаводі вже більше двох років. Основою системи автоматизації контуру є МІК-51 (рис. 1) – малоканальний багатофункційний програмований контролер виробництва підприємства «Мікрол». Для складання програми контролера слугує редактор FBD-Програм «Альфа».

Структура контуру пастеризації молока показана на рис. 2. Молоко з резервуара Р-1 насосом Н-3 подається в буферну ємність Б-1, з якої через насос Н-2 надходить у теплообмінник-пастеризатор Т-2. Якщо температура молока на виході пастеризатора становить 95°C, то автоматика повинна перемкнути клапан кільця ДО-2 у положення «1», при якому кінцевий продукт – пастеризоване молоко – буде поданий на вихід з установки. Якщо температура продукту вища або нижча від норми – клапан автоматично перемикається в положення «0», і молоко повертається в буферну ємність Б-1 на повторний цикл проходження через пастеризатор.

Рис. 3 Приклад FDM-програми

Для нагрівання молока до вказаної температури в пастеризаторі використовується послідовний контур. Коротко опишемо суть його роботи. На установку подається водяна пара, що надходить у теплообмінник «пара–вода» (Т-1) і передає тепло воді, що циркулює по замкнутому контуру: насос Н-1 – теплообмінник Т-1 – пастеризатор Т-2 – насос Н-1. Пара через теплообмінник Т-1 передає тепло воді, а вона, у свою чергу, підігріває молоко за допомогою пастеризатора Т-2. Ступінь нагрівання молока визначається положенням регулювального клапана ДО-1, встановленого на лінії подачі пари в теплообмінник Т-1.

Система автоматичного керування зазначеним контуром повинна враховувати безліч нюансів його роботи. Насамперед, точного і швидкого регулювання температури молока на виході пастеризатора не домогтися використанням простого одноконтурного ПІД-регулювання, що пов'язане з інерційністю системи із двох теплообмінників, під’єднаних послідовно.

Ця система є класичним прикладом необхідності використання каскадного регулювання. Саме такий спосіб використовують для контурів, що мають більшу транспортну затримку за каналом регулювання й у яких є можливість вимірювати проміжну координату, що має меншу інерційність.

У такому випадку оптимальним є формування контуру регулювання температури молока зміною подачі пари у теплообмінник Т-1 з врахуванням температури води на вході у пастеризатор Т-2. Приклад контура каскадного регулювання зображений на рис. 3. Слід також враховувати необхідність обмеження виходу регулятора, щоб клапан ДО-1 відкривався поступово, а ідеально – за заданою кривою. Окрім того, система автоматичного керування повинна забезпечувати виконання коректних дій при аварійних ситуаціях на об'єкті. До них належать: реакція на обрив лінії зв'язку датчиків температури пари й води, аварійне перегрівання молока і/або води, перевищення заданої швидкості наростання температури води на вході в пастеризатор.

Вмикання контролера

Усі вимоги, до системи автоматичного керування легко забезпечити автоматизацією об'єкта з використанням контролера МІК-51.

Для увімкнення контролера в контур керування необхідно використати 2 аналогових входи, 1 аналоговий і 1 дискретний виходи. До аналогового входу AI1 під’єднується датчик температури молока на виході з пастеризатора, до входу AI2 – датчик температури води на виході з теплообмінника Т-1. Дискретний вихід DO1 визначає положення клапана кільця ДО-2. Пневматичний виконавчий механізм, який керує положенням клапана ДО-1 на лінії подачі пари в теплообмінник Т-1, через електропневмоперетворювач під’єднується до аналогового виходу AO1 контролера.

На рис. 4 показано приклад FBD-програми для контролера, складеної в редакторі «Альфа». Основним елементом програми є блок каскадного ПІД-регулятора PID_CAS(61) (рис. 5). Блок має 2 входи: PV.M (вхід ведучого регулятора) і PV.S (вхід веденого регулятора).

Вхід PV.M під’єднаний до виходу OUT.SCAL функціонального блока аналогового входу №1 AIN(05), тобто значення температури молока після пастеризатора подається на вхід ведучого ПІД-регулятора. Вхід PV.S під’єднаний до відповідного виходу блока аналогового входу №2, що забезпечує подачу температури води після теплообмінника Т-1 на вхід веденого ПІД-регулятора. Вихід регулятора подається на аналоговий вихід №1 (блок AOT(08)) і на дисплей «ВИХІД» першої панелі індикації (блок USER(63). Крім того, при зниженні температури нижче встановленої границі на виході dMIN блока регулятора з'являється логічна «1», що формує «0» на дискретному виході 1 контролера, забезпечуючи таким чином повернення молока в буферну ємність Б-1.

Обмеження виходу регулятора забезпечує блок формування кусково-лінійної функції LINEAR(52).

Для визначення швидкості нагрівання води використовують блок диференціювання DERIV(18). Значення швидкості порівнюють із заданим (10°С/с) у компараторі CMP(37). У випадку перевищення заданого значення на виході dGR компаратора з'являється логічна «1», що надходить на вхід блоку багатовходового АБО (OR_M(22)), і в підсумку забезпечує повне закриття клапана ДО-1 регулятором, а також формує світлову сигналізацію. Аналогічно функціонують й інші контури аварійного захисту (обрив лінії датчиків температури, перегрівання молока більше 95°С і води вище 105°С).

Рис. 4 Блок каскадного ПІД-регулятора PID_CAS(61)

Сигналізація за наявності будь-якого з блокувань забезпечується функціональним блоком мультивібратора OSC_M(41), що за логічним сигналом високого рівня з виходу блок АБО буде формувати подачу 1 на дискретний вихід DO2 (блок DOT(09) тривалістю в 1 с з таким самим інтервалом паузи.

На першій панелі індикації, крім значення виходу регулятора, відображається також температура молока (дисплей «ПАРАМЕТР») і температура води (дисплей «ЗАВДАННЯ»).

Просто й зручно

За допомогою одного контролера вдалося автоматизувати досить складний технологічний об'єкт харчової промисловості. І якщо у користувача виникне бажання щось підправити в зазначеному прикладі, автор буде вважати своє завдання виконаним.

Підсумовуючи сказане, відзначимо, що МІК-51 простий у програмуванні і зручний в експлуатації. За потреби, контролер можна інтегровати у будь-яку SCADA-систему, що підтримує протокол ModBus RTU. Прилад і його прикладне програмне забезпечення добре задокументовані, що не може не втішати кінцевого споживача.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua

Теги та ключові фрази
обзор литературы по автоматизации пастризации молока, автоматизація на мік51, процес пастеризації молока autocad, автоматизація молока, автоматизація молока, автоматизация пастеризатора, Результати проведених замірів тиску контролером МІК-51, програма регулювання температури молока, автоматизація процесу пастеризація молока, система керування технологічним процесом пастеризації пива


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.