Автореферат (1152214), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Расчѐт коэффициентов12регуляторов выполнен графоаналитическим методом по кривым разгона. Всѐ этообеспечило настройку системы на переходный процесс с требуемымипоказателями качества процесса регулирования.Моделированием доказано (рисунок 4), что система автоматическогоуправления с выбранными типами регуляторов не требует дополнительногоалгоритма переключения коэффициентов регулятора температуры и давления припереходе с одной стадии технологического процесса на другую. Рассчитанныекоэффициенты позволяют обеспечить заданные показатели качества процессарегулирования на всех трѐх стадиях технологического процесса (нагрев,стерилизация и охлаждение).In1Step1In1Step2In2In2In3Clock1In1Out1MIM1In3In4Subsystem4In5In6Step3Out1Out1Out2In7In1Subsystem2In1Out1Step4In2Out1In1Out1In2Scope1MIM2Step5In3In3Out2In4Scope2Subsystem5SubsystemStep6In1Step7Out1In1Out1In1Step8In2In2MIM4In3Clock2In4Out1Subsystem6In5In6Step9In7In1Subsystem3Out1Step10In1Out1MIM3In2Step11Subsystem7Step12Subsystem – объект управления (автоклав); MIM1, MIM2, MIM3, MIM4 – мембранныйисполнительный механизм; Subsystem2 – программное задающее устройство температуры;Subsystem3 –программное задающее устройство давления; Subsystem4 – регулятор подачи пара;Subsystem5 – регулятор подачи воды; Subsystem6 – регулятор подачи воздуха; Subsystem7 –регулятор сброса давления.Рисунок 3 - Модель системы автоматического управления технологическимпроцессом стерилизации консервов в промышленном автоклаве в виде подсистемSimulink13Система управления настроена на переходной процесс с минимальнойквадратичной площадью отклонения, что позволяет реализовать регулированиебез колебаний и перерегулирования.
Это, в свою очередь, способствуетуменьшению расхода энергии и тем самым повышает энергоэффективностьтехнологического процесса. При этом полностью соблюдаются требования ккачеству процесса регулирования по быстродействию и точности. Качестворегулирования проверено путѐм анализа прямых показателей качества процессарегулирования.300PАВТ, кПа250200150ΘАВТ, оС10050ACBt ,c010002000300040005000600070008000A – время нагревания; B – время стерилизации; C – время охлажденияРисунок 4 – Графики регулирования температуры при использовании ПИ регуляторов и давления при использовании П - регуляторов в процессестерилизацииОсобенностью предложенной системы автоматического управленияявляется полная компенсация ею внешних возмущений, связанных с изменениемпараметров пара, воды и воздуха в подающих трубопроводах.Предложенный метод решения задачи автоматического управленияпроцессом стерилизации консервов носит универсальный характер и может бытьиспользован для разработки подобной системы автоматического управленияпроцессом стерилизации в аппаратах схожей конструкции и принципа действия.В четвёртой главе, опираясь на результаты проведенных исследований,разработан алгоритм управления (рисунок 5) и создан программно-аппаратныйкомплекс автоматического управления процессом стерилизации консервов(рисунок 6), который является более универсальным по сравнению с системамиуправления, полученными другими исследователями.14Предложенный алгоритм работы программно-аппаратного комплекса дляуправления процессом стерилизации консервов в промышленном автоклаве,дополнительновключаетреализациювавтоматическомрежимеподготовительных операций, предшествующих основному режиму стерилизацииконсервов, а также алгоритм предупреждения аварийных ситуаций в процессерегулирования.ВключениеконтроллераФоновоеизмерение ипередача данныхФоноваяархивация черезOPC-серверВыбор режимаРежим не заданПодготовительныйрежимВвод формулыстерилизацииВвод параметроврежимаЗапуск/остановпроцессаОпрессовкавыполнена?Отображениетемпературы идавления вавтоклавеАрхивацияданных вSCADAсистемеОсновной режимПараметры:время длительности стадии;температура на стадии;давление на стадииИзмерениетекущихпараметровНетВыполнениеопрессовкиОтображениевыполненияопрессовкиПараметры:время набора воды донижнего уровня;температура воды.Запуск/остановпроцессаДаСтадии:нагревание,стерилизация,охлаждениеОтображениестадиипроцессаПодготовит.режимОсновнойрежимАвария:недопустимое отклонениепараметра регулирования;обрыв датчикаВыводпричиныаварииУстранениепричины аварииОтображениестадиипроцессаСтадии:набор воды донижнего уровня,подогрев воды,набор воды доверхнего уровняПроверкааварийныхситуацийДействияоператораКоммутациясигналовуправленияРисунок 5 - Алгоритм работы программно-аппаратного комплексаОсобенностью разработанного комплекса управления промышленнымавтоклавом является программная реализация двухконтурного четырѐхканальногорегулятора с применением классических законов автоматического регулирования,что позволяет реализовать требуемые показатели качества технологическогопроцесса.15Представленная структура системы автоматического управления процессомстерилизации в автоклаве (рисунок 6) практически реализована на элементахавтоматики ПО «ОВЕН».
Система включает в себя как элементы управлениятехнологическим процессом, так и элементы создания человеко-машинногоинтерфейса, образующие информационную среду комплекса. Разработка включаетв себя аппаратные средства и программное обеспечение.Измерение температурыИзмерение давленияКонтроль верхнего уровня водыПЛКDI1RS-232Панель оператораAO2 AO3 AO4Сигнал управленияAI1AI2AO1ЭПП-4EthernetСигнал управленияЭПП-2Сигнал управленияВодаДУКЗР-2Слив верхнийЭПП-3Сигнал управленияВоздухКЗР-3SCADA –системаВоздух для питанияЭПП и МИМЭПП-1ПККЗР-4ПарВертикальныйавтоклавДТДДКЗР-1ВРСлив нижнийПЛК – программируемый логический контроллер; ПК – персональный компьютер; RS-485,Ethernet – интерфейсы связи; ДТ – датчик температуры; ДД – датчик давления; ДУ – датчикуровня воды; ЭПП – электропневматический преобразователь (позиционер) к мембранномуисполнительному механизму; КЗР – клапан запорно-регулирующий с мембраннымисполнительным механизмом; ВР – вентиль ручного управления.Рисунок 6 – Схема системы автоматического управления технологическимпроцессом стерилизации консервов в автоклаве, реализованная в виде программноаппаратного комплекса16ЗАКЛЮЧЕНИЕДиссертационные исследования направлены на создание системыавтоматизации технологического процесса стерилизации консервов впромышленном автоклаве, обеспечивающей повышение качества продукции,эффективности и гибкости технологической установки.В процессе выполнения диссертационной работы получены следующиерезультаты, имеющие как научное, так и практическое значение:1.
Исследование современного состояния производства консервов выявилонедостатки современных отечественных систем автоматического управлениятехнологическим процессом стерилизации консервов. Сформулированы основныепоказатели качества, система технических требований и ограничений,позволяющие рационально решать задачи автоматического управлениятехнологическим процессом стерилизации консервов в промышленном автоклаве.2.
Выполнена разработка структуры и выбор комплекса технических средствдля реализации системы автоматического управления технологическим процессомстерилизации с целью снижения доли ручного труда, экономии энергоресурсов иповышения качества готовой продукции.3. Разработана и исследована математическая модель технологическогопроцесса стерилизации консервов в промышленном автоклаве, наибольшимобразом соответствующая физической природе протекающих в автоклаветеплообменных процессов, учитывающая не только тепловую ѐмкость воды ипродукта в автоклаве, но и тепловую ѐмкость корпуса автоклава.Модель, организованная по блочному принципу, отражает математическоеописание процессов во внутреннем объѐме автоклава.
Характерной особенностьюмодели является учѐт взаимной связи температуры и давления. Созданная на базеЭВМ модель процесса является основой для проведения дальнейших научнопрактических исследований.4. Предложена структура системы автоматического управлениятехнологическим процессом стерилизации консервов в промышленном автоклаве,опирающаяся на теорию автоматического управления и методы имитационногомоделирования.
Разработанная структура системы автоматического управлениятехнологическим процессом является открытой и может эффективноиспользоваться при проектировании систем управления аппаратов, реализующиханалогичные технологии.5. Разработан алгоритм и структура системы автоматического управлениятехнологическим процессом стерилизации консервов, реализующие современныезаконы автоматического управления и учитывающие взаимное влияниеуправляющих координат. Алгоритм автоматического управления технологическимпроцессом обеспечивает снижение доли брака и экономию энергоресурсов за счетболее точного регулирования технологических параметров и компенсации17взаимного влияния контуров регулирования для всех технологических стадийпроцесса стерилизации.Предложенный алгоритм может использоваться для усовершенствованиясуществующих и создания новых систем автоматического управлениястерилизационными установками.6.
Определены состав, структура и технические решения программноаппаратного комплекса для управления технологическим процессом стерилизацииконсервов.Программно-аппаратный комплекс позволяет добиться более глубокойавтоматизации, охватывающий в том числе подготовительные операции, что, всвою очередь, существенно сокращает ручной труд в производственном циклестерилизации консервов.7.
В результате проведѐнных исследований поставлена и решена задачазаданного управления многостадийным процессом стерилизации консервов впромышленном автоклаве при паровом нагреве в воде с противодавлением за счетсоздания перепрограммируемой системы автоматического управления.8. Система автоматического управления процессом стерилизации консервовв промышленном автоклаве, выполненная в виде программно-аппаратногокомплекса с автоматизированным рабочим местом оператора практическиреализована и внедрена в технологический процесс на ООО Консервный завод«Росинка» (г. Яранск, Кировская обл.).9. Новизна полученных результатов подтверждается анализом научнотехнической литературы, полученным свидетельством о регистрации программыдля ЭВМ, а также апробацией работы на ежегодных всероссийских научнопрактических конференциях ВятГУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
