22
4. Организационным обеспечением АСУ ТП служит совокупность
описаний организационной, технической и функциональной структур, ин-
струкций для оперативного персонала, регламентов АСУ ТП, которые
предназначены для обеспечения работы оперативного персонала [25 С.
78].
5. Математическое обеспечение АСУ ТП представляет собой сово-
купность математических моделей и алгоритмов, используемых в процес-
се управления.
6. Метрологическое обеспечение АСУ ТП предназначено для обес-
печения заданной точности измерения технологических параметров и для
метрологической аттестации технических средств измерения.
7. Лингвистическое обеспечение АСУ ТП представляет собой сово-
купность языковых средств, предназначенных для общения оперативного
персонала с вычислительным комплексом с помощью текстовых сообще-
ний, подсказок, помощи, меню и видеокадров.
Проектирование любого АСУ ТП состоит из следующих стадий:
1. Разработка технического задания. На данной стадии выполняются
следующие действия:
− определение целей и критериев качества функционирования
АСУ;
− проведение исследования технических и экономических пока-
зателей функционирования АСУ;
− определение структуры объекта управления;
− определение входных воздействий, выходных параметров и
возмущающих воздействий;
− построение математической модели;
− выбор параметров, отвечающих за пожаро- и взрывобезопас-
ность работы АСУ;
23
− выполнение исследования статистических характеристик объ-
екта через каналы управления и возмущения.
2. Эскизная разработка проекта. На данной стадии выполняются сле-
дующие действия:
− выбор критериев оптимального управления;
− выбор методов решения задач оптимизации управления;
− разработка функциональной и алгоритмической структуры
АСУ;
− выбор средств контроля и автоматизации;
− проведение предварительного расчета технико-экономической
эффективности АСУ.
3. Разработка технического проекта. Данная стадия содержит следу-
ющие действия:
− уточнение математической модели и задач оптимизации управ-
ления;
− уточнение функциональной и алгоритмической структуры
АСУ;
− выбор комплексных технических средств управления и т.д.
4. Разработка рабочего проекта включает в себя:
− создание технической и проектно-сметной документации;
− составление смет на оборудование и их монтаж;
− разработка задания генеральному проектировщику.
5. Внедрение АСУ ТП и анализ функционирования. Для ввода в дей-
ствие АСУ ТП необходимо сначала пройти следующие этапы:
− проведение обучения персонала;
− проведение монтажных работ;
− проведение комплектации системы техническими средствами
управления;
24
− организация пусконаладочных работ;
− проведение опытной эксплуатации;
− проведение приемных испытаний;
− прием системы в эксплуатацию;
− составление акта о вводе АСУ ТП в действие.
Анализ фактической эффективности системы управления позволяет
сделать вывод об эффективности принятых на этапе проектирования ре-
шений. Все решения собираются в пояснительную записку и отображают-
ся с помощью принципиальных схем [41, с. 191 – 192].
25
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО
"ТРАВЕРС"
2.1 Обоснование необходимости создания АСУ ТП предприятия
Компания ООО "ТРАВЕРС" представляет собой предприятие по пе-
реработке молока и является самым крупным в Республике Татарстан. Оно
было зарегистрировано в 2013 году, но существовало уже с 1932 г. под
другими названиями.
Структура компании ООО "ТРАВЕРС" содержит семь молокозаво-
дов, самые крупные из которых расположены в следующих городах: Ка-
зань, Набережные Челны, Нижнекамск, Бугульма, Мамадыш.
Основной деятельностью компании является производство и перера-
ботка молока, молочной продукции и их реализация. ООО "ТРАВЕРС" пе-
рерабатывает в сутки 1000 - 1200 тонн молока.
В настоящее время компания производит следующие разновидности
молочной продукции: сыры, творог, масло, йогурты, катык, кефир, ряжен-
ка, сливки и сметана, простокваша, айран, творожные батончики, мороже-
ное и др.
При производстве описанных выше видов продукции в предприятии
ООО «ТРАВЕРС» выполняются следующие технологические процесс:
− приемка молока и оценка качества;
− очистка молока;
− охлаждение;
− сепарирование;
− заквашивание и сквашивание;
− резервирование;
− созревание;
− нормализация, пастеризация, гомогенизация;
26
− свертывание;
− обработка сгустка;
− формование и прессование;
− посолка;
− розлив, упаковка, маркировка и др.
Пять самых крупных молокозаводов ООО "ТРАВЕРС" оснащены
высокотехнологичным оборудованием и полностью автоматизированы, а
вот остальные два завода – в Муслюме и Новошешминске автоматизиро-
ваны частично только.
На основании этого можно утверждать, что необходимо внедрение
АСУ ТП в оставшиеся два завода. Это позволит руководству предприятия
в любое время иметь полную информацию о состоянии того или иного
технологического процесса. Внедрение АСУ ТП в предприятия даст воз-
можность избежать ошибки и простои в работе технологического обору-
дования участка. Именно внедрение АСУ ТП повысит качество произво-
димой продукции, окажет положительное влияние на энергозатраты и рен-
табельность работы завода.
2.2 Разработка технического задания на создание АСУ ТП предприятия
Основными задачами создания АСУ ТП молокоперерабатывающего
предприятия ООО «ТРАВЕРС» являются:
− проведение оптимизации отдельно взятых технологических
процессов, составляющих полный цикл производства молочной продук-
ции: приемку, охлаждение, пастеризацию, сепарацию, гомогенизацию,
процесс производства кисломолочных продуктов, розлив и упаковку, про-
изводство творога, сыров и масла и т.д.;
− поддержание оптимального режима работы технологических
линий производства;
27
− проведение контроля за рецептурой и дозировкой компонентов
продукции и их качеством;
− проведение оперативного управления ассортиментом и количе-
ством выпускаемой продукции;
− минимизация потерь сырья на отдельных этапах технологиче-
ского процесса;
− выявление отклонений от нормы качества изготавливаемой
продукции;
− минимизация влияния человеческих факторов;
− непрерывное получение информации о ходе протекания тех-
нологических процессов производства.
Основными целями создания АСУ ТП молокоперерабатывающего
предприятия ООО «ТРАВЕРС» являются:
− оптимальное использование сырья и производственных ресур-
сов;
− улучшение качества выпускаемой молочной продукции;
− минимизация энергозатрат.
Основными требованиями, предъявляемыми к АСУ ТП предприятия
ООО «ТРАВЕРС» являются:
− создание и эксплуатация АСУ ТП как неотъемлемой части тех-
нологического объекта молокозавода;
− построение АСУ ТП как человеко-машинного комплекса, со-
держащего в себе программно-машинную систему и оперативный персо-
нал;
− соответствие последним техническим достижениям в области
микропроцессорной, электронной и вычислительной техники;
− расчет работы АСУ ТП в режиме реального времени;
28
− открытость АСУ ТП и наличие возможности дальнейшего раз-
вития;
− иерархичность, функционально и территориально распреде-
ленность системы управления;
− системность, то есть АСУ ТП должна состоять из совокупно-
сти отдельно взятых частей, имеющих одну единую цель и обладающих
технической, организационной, информационной, программной, метроло-
гической и лингвистической совместимостью;
− основной способ управления – автоматический, но в то же вре-
мя должна быть возможность местного или дистанционного управления
при отказах или ошибках системы;
− живучесть системы и надежность ее функционирования;
− сохранение работоспособности технических средств при коле-
баниях температуры окружающего воздуха и вибраций;
− возможность расширения состава функций;
− возможность автоматической регистрации событий;
− возможность оптимизации управления дополнительными тех-
нологическими компонентами и технологическими подсистемами, имею-
щими связь с ними [27, c. 248].
В данной работе будет рассмотрен алгоритм создания АСУ ТП про-
изводства кисломолочных напитков резервуарным способом, который
включает в себя следующие технологические операции: подготовку сырья,
нормализацию, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение, заквашива-
ние, сквашивание в специальных емкостях, охлаждение сгустка, созрева-
ние сгустка (катык, кефир), фасование.
Процесс создания кисломолочной продукции начинается с того, что
нормализованная смесь подвергается тепловой обработке, то есть пастери-
зации, которая проводится при температуре 922 С в течении 2-8 минут
29
или 85-87 С в течении 10-15 мин. Затем молоко охлаждается до темпера-
туры 232 С и попадает в резервуары кисломолочных напитков, куда в то
же время из заквасочного отделения с помощью насоса добавляется за-
кваска. После этого заквашенное молоко непрерывно размешивается в ре-
зервуаре с помощью мешалки. После окончания процесса заквашивания
наступает процесс сквашивании, который проводится при температуре за-
квашивания. Окончание процесса сквашивания можно определить по
плотности образовавшегося сгустка и достижению определенного уровня
кислотности (рН 4,60,05). Следующий этап – полученный сгусток охла-
ждается до температуры 151 С за счет добавляемой в рубашку резерву-
ара холодной воды и мешалки.
Последним этапом следует созревание и фасование. Разная продук-
ция имеет разное время созревания, например, кефир может созревать до
10-12 часов [34, с. 292 – 294].
На рисунке 6 приведена схема технологической линии производства
кисломолочной продукции резервуарным способом, где:
1 – установка для растворения сухого молока;
2 – резервуар для нормализованной смеси;
3 - центробежный насос;
4 – балансировочный бачок;
5 – пастеризационно - охладительная установка;
6 – центробежный молокоочиститель;
7 - гомогенизатор;
8 – выдерживатель;
9, 14 – резервуары для кисломолочных напитков;
10 – заквасочник;
11 – насос-дозатор;
12 – винтовой насос;
30
13 – пластинчатый охладитель.
Рисунок 6 – Схема технологической линии производства кисло-
молочной продукции резервуарным способом
На рисунке 7 изображена схема процесса автоматизации резервуара
для сквашивания молока.
Рисунок 7 – Схема автоматизации резервуара для сквашивания
молока
31
Чтобы заполнить резервуар молоком оператор переводит трехходо-
вый пневмовинтиль 1-2 в режим заполнения через промежуточный элек-
тропневмоклапан 1-1 с помощью ключа SA1.
Уровень продукта в резервуаре контролируется сигнализатором
уровня 2-4 с тремя датчиками разных уровней: нижний 2-1, средний 2-2,
верхний 2-3. Когда продуктом достигается средний уровень сигнализатор
включает электродвигатель мешалки, а так же реле времени 4-1, которое
включает на заданное время электродвигатель насоса-дозатора закваски.
Если крышка резервуара открыта, то система блокирует включение
мешалки с помощью микропереключателя 3-1.
Если резервуар заполняется до датчика верхнего уровня, то мешалка
выключается и включается устройство 5-1, которое содержит систему кон-
троля за кислотностью продукта в резервуаре, состоящую из датчика 6-1,
высокоомного электронного преобразователя 6-2 и самопишущегося авто-
матического потенциометра 1300 с контактным устройством 6-3. При до-
стижении заданного уровня рН продукта устройством потенциометра
включается через промежуточный пневмоэлектрический клапан 7-1 пнев-
моклапан подачи холодной воды в рубашку резервуара 7-2 и систему кон-
троля температуры, содержащую термометр сопротивления 8-1 и логометр
с контактным устройством 8-2.
При достижении заданной температуры устройство логометра вы-
ключает командный прибор и включает мешалку, закрывает подачу хо-
лодной воды и переводит клапан 1-2 на выпуск продукта из резервуара.
Затем им же включается звонок НА1, подающий сигнал о завершении
сквашивания молока.
Когда уровень молока снижается ниже среднего, то происходит от-
ключение электродвигателя мешалки.