Диссертация (1152206), страница 7
Текст из файла (страница 7)
и в углах). Этим обеспечивается отсутствиеостатков МК и отсутствие возможности его загрязнения.Защита от попадания мельчайших частиц МК в воздух рабочей зоныобеспечивается встроенной системой аспирации воздуха рабочей зоныоснащенной фильтрующим элементом и приемным бункером отфильтрованныхчастиц МК, а также наличием защитных дверок и лючков.Компактное исполнение питателя и использование весоизмерительнойэлектроники последнего поколения гарантируют оптимальное взвешиваниекофе в мешке и исключают возможный перерасход продукта. Каждый элементлинии оснащен собственной системой управления, обеспечивая легкость ипростоту работы оператора установки.401.8.
Анализ дозаторов как базовой составляющейтехнологического процесса производства молотого кофеВ соответствии со структурой технологического процесса управлениемдозирования молотого кофе, дозаторы делятся на дозаторы дискретного инепрерывного действия.Непрерывноедозированиехарактеризуетсяподачейматериаланепрерывно и равномерно. Количество отдаваемого материала определяетсялибо скоростью, либо временем подачи, такие как конвейерные или шнековыедозаторы [1, 3].Дискретное дозирование характеризуется выдачей заданного количестваматериала одной или несколькими порциями в течение определенногоинтервала времени.Объёмные дозаторы дискретного действия (стаканчиковые) представляютсобой мерные сосуды и замеряют массу пропускаемого молотого кофе по егообъёму: = ,(1.5)где – масса молотого кофе, кг; – объём молотого кофе, м3 ; –насыпная плотность, кг/м3 .Расширенная классификация дозаторов представлена на рисунке 1.9.Первым слотом будет слот, отражающий конструкцию дозатора (шнековый,объемный, массовый).
Одна из наиболее важных характеристик дозатораявляется точностью дозирования.Поддозированиемпонимаетсяотмериваниеилиотвешиваниеопределенного количества (дозы) материала дозатором и перемещение этойдозы от дозатора к рабочим органам упаковочного оборудования. На точностьдозатора оказывает влияние большое число факторов, в том числе колебаниявесоизмерительной системы, изменение физико-механических и свойствмолотого кофе, поступающих в дозатор [122].41Рисунок 1.9.
Классификация дозаторов сыпучих материаловПравильность выбора того или иного упаковочного оборудования дляпроизводства кофе, в первую очередь, зависит от конструкции дозатора ихарактеристик дозатора [36-38, 129].Весовой дозатор позволяет дозировать массы независимо от измененияобъема массы продукта [72].Весовой дозатор по правилам определяет массу нетто продукта, ипоэтому масса дозы определяется до фасовки молотого кофе.
[29]При весовом дозировании используются весы двойного действия,которые располагают друг над другом, что позволяет производить двапараллельных взвешивания. При двойном взвешивании грубое дозированиеосуществляется с высокой скоростью и быстрым наполнением, а тонкоедозирование - с большей точностью. Производительность дозатора взависимости от характера дозируемого продукта может быть 30...35 доз/мин.В данной работе рассматриваются объемные дозаторы ротационного типадискретного действия (стаканчиковый дозатор).Стаканчиковый дозатор (СД) для молотого кофе отличается от другихдозаторов тем, что является недорогой, простой по конструкции и надежный вработе. Такой дозатор можно установить на упаковочных машинах, как низкой,42так и высокой производительности. Объем дозы может изменяться путемувеличения или уменьшения расстояния между двумя дисками и при болеекрупном изменении дозы заменяются мерные стаканы.
Регулирование дозыпроизводится с помощью серводвигателя без остановки машины, часто прямо сместа контроля массы молотого кофе. Применение в последние годыдистанционного управления значительно расширило границы применениястаканчиковых дозаторов на высокопроизводительных упаковочных машинах.На рисунке 1.10., рассматривается прием дозирования, при фасовке МК.Стаканчиковый дозатор СД молотого кофе имеет.1. подготовительный бункер; 2. верхний лист; 3. верхний стаканчик; 4.нижний лист; 5. нижний стаканчик; 6.
запорная заслонка; 7. воронка; 8.регулирование дозы; 9. упаковка.Стаканчиковый дозатор выдает объемные порции молотого кофе счастотой, определяющей средний расход. С позиций теории автоматическогоуправления передаточная функция стаканчикового дозатора определяется: () = −где – коэффициент передачи; τ – время запаздывания.Рисунок 1.10. Роторный стаканчиковый дозатор(1.6)43Принцип действия стаканчикового дозатора СД. Молотый кофе иззагрузочного бункера поступает в предварительную камеру, где накапливается,а затем насыпается в мерные стаканы.Плита с дозирующими стаканами вращается, при этом рычаги открываютили закрывают клапаны мерных стаканов.Проходя под бункером ротора, стакан заполняется продуктом, после чегосмещается.
Дойдя до установленного места, клапан открывается, и продуктчерез воронку в основании попадает в промежуточный бункер, из которогодалее поступает в упаковочный автомат. При этом необходимое количествопродукта в бункере поддерживается датчиком уровня, установленным накронштейне воронки.
Из пищевой трубы фасовочно-упаковочной машинымолотый кофе поступает в пакет. Порция молотого кофе регулируется путемизмененияобъемадозирующегостакана.Техническиехарактеристикистаканчикового дозатора модель ТБ-080 описывается в таблице 1.4. [103].Таблица 1.4.Технические характеристикиДиапазон дозирования, см350 … 1700Производительность, доз/миндо 60 упаковокЕмкость загрузочного бункера, дм335Привод дозатораЭлектромеханическийЭлектропитание220 В, 50 ГцПотребляемая мощность, Вт, не180болееГабаритные размеры, мм500х1060х900(Н)Масса, кг, не болееЭлектродвигательприводастаканчикового80дозаторазапитанчерезпреобразователя частоты, с помощью которого подбирается требуемая скоростьвращения дисков, время разгона и замедления.44Основные преимущества:высокая производительность;уменьшенная высота дозатора за счет верхнего расположения привода;простая и удобная регулировка объема дозы.1.9.
Параметрическая модель объемного дозатора молотого кофеНаначальномэтапесинтезазаконовуправленияпереходятотописательных естественно-языковых представлений о процессе ДМК кматематическим и алгоритмическим зависимостям, характеризующим связинабора выделенных параметров с процедурами переноса и преобразованиядозируемой среды молотого кофе в пространственно-временном континууметехнологического объекта (рисунок 1.11).
Данная схема является обобщенной исодержит информации о конкретных значениях множеств и измененияхкоординатного пространства, описывающего систему управления, как иинформации о структуре системы управления стаканчиковым дозатором. Длячеловека данные о возмущениях, коэффициентах настройки блоков управленияи выходных управляемых переменных на начальной стадии необходимосформировать в виде списков и таблиц [17-20].Разброс количественных показателей доз на выходе стаканчиковогодозатора обусловлен статистическим характером свойств дозируемого МК навходе стаканчикового дозатора СД.
Неравномерность подачи, неоднородностьсостава молотого кофе зависят от свойств и сорта кофе и считаются каквходные параметры на рисунке 1.8., такие как X1 − размер частиц, X2− расходмолотогокофе,1 [м3 ],такжеX3− коэффициентистечения,,X4− влажность, [%], управляющие воздействия U1− скорость подачимолотого кофе в бункер, 1 [рад/сек], U2− скорость вращения стаканчиковогодозатора,2 [рад/сек].КаквыходныепараметрырассматриваемY1− производительность, [упок/мин], Y2− вес (объемный расход) молотогокофе, 2 [м3 ], Y3− уровень молотого кофе в бункере, ℎ [м]. В качестве45возмущающих факторов рассматриваются: Z1− изменение плотности, [кг/м3 ], Z2− изменение коэффициента истечения, , Z3− изменение скоростивращения стаканчикового дозатора 2 [рад/сек].Рисунок 1.11.
Параметрическая модель объекта управления1.10.Системы управления дозаторамиНаибольшая эффективность использования дозаторов достигается, еслирегуляторомилиегоосновойслужатмикро–ЭВМ,позволяющиекомпенсировать влияние внешних возмущающих воздействий (например,параметров технологического режима скорости подачи и скорости дозатора),вести дозирование по заданной программе, удобно представлять информациюоператору и передавать результаты дозирования (например, общий объемпрошедшего молотого кофе) на следующий уровень управления [23, 33, 34].Управляющий контроллер рассчитывает текущую производительностьСДипринеобходимости,формируеткорректирующийсигнална регулируемый частотный привод (рисунок 1.12).Система управления СД для молотого кофе обычно предусматривает триуровня:уровеньобработкиданных,шкафконтроляиуправления,непосредственно включает дозатор как составную часть исполнительногомеханизма (ИМ) [124, 53, 54].При анализе с точки зрения двухуровневой цели управления следуетотметить, что теоретические модели, связанные с расчетом режимов движениямолотого кофе, не нашли практического применения в программном46обеспечении, используемом при работе с контроллерами для управлениядозатором стаканчикового типа.Рисунок 1.12.
Пример структуры системы управления дозаторомСовременное программное обеспечение верхнего уровня для работы сприборами рассматриваемого класса не позволяет представлять процессдвижения среды в бункере за исключением отображения на мониторемнемосхемой с имитацией заполнения бункера объемного дозатора.Возможность визуализации заполнения бункера и появления в немзастойных зон на ЭВМ верхнего уровня ограничивается тем, что техническаяреализация канала межуровневой связи в большей части приборов реализуетсяна основе интерфейса RS485 и протоколов Modbus.Контроллеры, используемые, для управления процессами дозированиямолотого кофе показывается в таблице 1.5. Применение полевых шин еще неполучило широкого применения, хотя есть отдельные примеры, связанные сиспользованием в дозаторах общепромышленных контроллеров фирмы«Siemens» (проект холдинга «Агро-3», г.
Санкт-Петербург) [126].Для упаковки продуктов молотого кофе рассматривается упаковочныеавтоматы,которыеимеютуникальнуюсамонастраивающуюсясистемудозирования, обеспечивающую высокую точность и скорость работы.В процессе упаковки порции молотого кофе производится в пакеты измягких термосвариваемых пленок на основе полипропилена, полиэтилена и их47комбинаций с фольгой, бумагой, тканью и т.п. Упаковочный аппаратпроизводит дозирование продуктов по объему и их полную упаковку вавтоматическом режиме [26, 30]. Точность дозирования составляет 4-8%.Автомат может работать в одном из весовых диапазонов: 0,02 - 0,2 литра; 0,2 0,5 литра.Таблица 1.5.№1.Тип прибораКраткая характеристикаПриборы серииСпециализированные, используются в системах управленияSpido-Хвзвешиваниемидозированиемкомпонентов.Имеют(«Spiromatic»,возможности контроля отклонения, реализации заданнойБельгия)рецептуры и управления конвейерами при перемещениипродукта.
Имеют коммуникационные порты RS232 илиRS485. На верхнем уровне управления при работе сприборамиприменяетсяспециализированнаяпрограмма«Маэстро»2.Контроллерыдляуправлениядозаторамиразличныхуправленияпринципов действия. Реализованы на базе контроллеровдозаторомфирмы «Овен» (ПЛК100-220). Для отображения информацииКУД4/2применяютсяпанелиоператора(ИП320).Имеют(НПК «Фазис»,коммуникационные порты RS485. На верхнем уровнег. Ярославль,применяются среда CoDeSys и языки программированияРФ)3.КонтроллерыКомплексуправлениястандарта МЭК 61131Контроллерыдляуправленияпринциповдействия.дозаторамиРеализованыразличныхнабазедозатором (ОООобщепромышленных контроллеров фирмы «Овен» (ПЛК 110-«АС60). Для отображения информации применяются панелиАвтоматизация», оператора (СП270). Имеют коммуникационные порты RS485г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
