Санкт-Петербургский Государственный Университет

Низкотемпературных и Пищевых Технологий

Кафедра пищевой инженерии и автоматизации

Отделение: дневное

Факультет: ТПП

Группа:241

Курсовой проект по дисциплине:

«Микропроцессорные системы управления»

Тема: «Микропроцессорная система автоматизации

хранения молока»

Задание: «Разработка системы управления режимами хранения молока в накопительной емкости»

Выполнил: Пухова А.М.

Проверил: Кириков А. Ю.

Санкт-Петербург

2011г.

Содержание

Индивидуальное задание на курсовое проектирование

1. Описание технологической схемы процесса хранения молока………4

Постановка задачи……………………………………………………….5

Реализация задачи управления объектом……………………………..5

Алгоритм управления процессом хранения молока…………………..8

Выбор технических средств……………………………………………10

Разработка схемы электрических соединений………………………..16

Выбор программного обеспечения для реализации поставленной

задачи……………………………………………………………………19

Мнемосхема процесса хранения молока………………………………22

Приложение……………………………………………………………..23

Список литературы……………………………………………………..25

1. Описание технологической схемы процесса хранения молока.

Хранение (резервирование) молока осуществляется в целях равномерного обеспечения предприятия сырьем в течение всех рабочих смен. Аппаратурно-технологическая схема участка хранения молока приведена на рис.1.

Поступившее на предприятие молоко должно храниться до переработки в охлажденном состоянии. Цель охлаждения молока заключается в создании условий, значительно замедляющих развитие в нем микроорганизмов. При охлаждении молока до 2-4 °С развитие микроорганизмов в нем почти полностью приостанавливается.

Молоко хранится в двустенных вертикальных или горизонтальных емкостях вместимостью до 30 тыс. л и более. Для того чтобы молоко в процессе хранения не отстаивалось, его перемешивают в течение 15 минут через каждый час. Если в процессе хранения температура молока повышается выше 8^оС, то его охлаждают, дополнительно прогоняя через охладительную установку(пластинчатый теплообменник). Для этой цели емкости снабжаются циркуляционными насосами (М1). Молоко откачивается из нижней части резервуара и через кольцевой трубопровод снова возвращается в резервуар в его верхней точке. Через систему трубопроводов продукт направляется в охладительную установку, и после охлаждения снова возвращается в резервуар для хранения. Таким образом, задача системы управления состоит в организации движения или перемещения продукта и хладоносителя в данной установке в зависимости от величины контролирующего параметра.

Рис.1 Аппаратурно-технологическая схема участка хранения молока

Постановка задачи.

Для обеспечения качественного хранения молока, необходимо выполнять следующие требования системы связанного программно-логического управления с переменной конфигурацией технологического оборудования:

1. Хранить охлажденное молоко не дольше 72 часов.

2. Температура молока при хранении не должна составлять не более 8^оС.

3. Во избежание отстаивания молока, его необходимо перемешивать не реже чем раз в 1 час, в течение 15 минут.

4. Обеспечить измерение температуры молока в баке.

5. Прекращение подачи молока при его достижении максимального уровня

6. Блокировку работы циркуляционного насоса, если уровень молока в цистерне ниже минимально допустимого.

7. Регулирование температуры охлаждения молока в пластинчатой охладительной установке.

Реализация задачи управления объектом.

Молоко поступающее на предприятие хранится в двустенных вертикальных или горизонтальных емкостях вместимостью 30 тыс. л. Прежде чем молоко поступит в резервуар на хранение, оно подвергается предварительному охлаждению до температуры 4 ^оС. При такой температуре молоко может хранится до 3 суток.

Схема управления объектом представлена на рисунке 2. Для того чтобы избежать отстаивания молока в процессе хранения, его необходимо периодически перемешивать. Перемешивание молока осуществляется циркуляционным насосом М1. Продолжительность перемешивания составляет 15 минут через каждый час. Контроль за временем перемешивания осуществляется при помощи таймера встроенного в ПЛК150 (программируемый логический контроллер) в соответствии с предустановленной программой. По истечении одного часа на дискретном выходе ПЛК150формируется управляющий сигнал на запуск циркуляционного насоса, который начинает перекачивать молоко по замкнутому циклу в течении 15 минут. Маршрут перекачки формируется при помощи трехходовых вентилей К2 и К3 (находятся в положении 1- перекачка без охлаждения), управляющий сигнал на исполнительные механизмы которых также формирует контроллер.

При длительном сроке хранения молока (до 3 суток) его температура может повышаться. Для стабилизации температуры предусмотрена возможность дополнительного охлаждения молока в процессе хранения. Для этого используется пластинчатая охладительная установка.

Контроль температуры в резервуаре для хранения осуществляется при помощи первичного преобразователя температуры (термометр сопротивления). Сигнал с которого поступает на аналоговый вход контроллера.

При повышении температуры молока свыше 8 ^оС на соответствующих дискретных выходах контроллера формируются управляющие сигналы на магнитные пускатели КМ1 и КМ2, а также на исполнительные механизмы трехходовых вентилей К2 и К3 (через магнитный пускатель КМ3). Магнитный пускатель КМ1 производит запуск электродвигателя циркуляционного насоса, КМ2 открывает клапан подачи хладоносителя в пластинчатую охладительную установку. Клапана К2 и К3 переключаются в положение 2, тем самым формируя маршрут для прокачки молока через охладитель и его возврат в резервуар для хранения.

Для контроля текущего количества молока в резервуаре для хранения смонтирован датчик уровня (типа сапфир), на выходе которого формируется унифицированный сигнал, поступающий на аналоговый вход микроконтроллера ПЛК150.

Вся информация о состоянии объекта ( участок хранения молока) с микроконтроллера передается на ЭВМ диспетчерского пункта. Передача информации осуществляется посредством последовательного интерфейса передачи информации RS 485. На ЭВМ диспетчера выведена мнемосхема участка, на которой отображается уровень молока в резервуаре, температура, состояние электродвигателя циркуляционного насоса, положение клапанов.

Также с диспетчерского пункта, посредством ЭВМ, в контролер вводятся следующие уставки: необходимая температура хранения молока; периодичность перемешивания; минимальный уровень молока в резервуаре, допускающий запуск циркуляционного насоса (для исключения сухого хода насоса).