Автоматизация процесса производства кефира

    3.2. Автоматизация 

    Современное развитие промышленного производства молочных продуктов сопровождается все более широким применением  автоматизированных систем управления технологическими процессами.

    Основная  задача автоматизированной системы  управления – соблюдение технологического регламента, определяющего допустимые диапазоны изменения технологических параметров процесса (температуры, давления, расхода, состава продукта и т. д.), производительности оборудования, качественных показателей процесса. Кроме того, в задачи управления установками и линиями входят их пуск и остановка, аварийная защита и блокировка. Для осуществления задач автоматизированного управления установками и технологическими линиями необходимо постепенно выводить человека – оператора из контура управления и передать функции управления технологическим средствам автоматизации. При этом оператор должен контролировать работу устройств автоматизации и принимать решения в сложных аварийных ситуациях.

    Применение  автоматизированных систем управления обуславливается значительным экономическим эффектом, который достигается благодаря: обеспечению заданных качеств вырабатываемых продуктов независимо от субъективных факторов, уменьшению потерь ценных продуктов, снижению трудоемкости процессов производства, повышению культуры производства.

     3.2.1 Описание технологического процесса 

    Отобранное  по качеству цельное молоко нормализуют  обезжиренным молоком в резервуаре 1. Нормализованное по массовой доле жира молоко подогревают в первой секции пастеризационно-охладительной установки до температуры 35-40 ^оС и очищают на центробежном молокоочистителе. После очистки молоко пастеризуется в секции пастеризации II при температуре   85-87 ^оС и направляется на гомогенизацию при давлении 15±2,5 мПа. Пастеризованное, гомогенизированное молоко выдерживается в выдерживателе при температуре пастеризации 5-10 мин. Из выдерживателя молоко подается в секцию рекуперации, где предварительно охлаждается. Окончательно молоко охлаждается до температуры сквашивания 20-25 ^оС в секции охлаждения III.

    Молоко, охлажденное до температуры заквашивания, подают в резервуар 10 для кисломолочных продуктов. Сюда же поступает закваска, приготовленная на кефирных грибках, в количестве 3-5 %. Сквашивание проводят до кислотности сгустка 85-100 ^оТ, процесс идет не более 10-12 ч.

    По  окончании сквашивания включается подача холодной воды в межстенное пространство резервуара. Перемешивание в течение 30 минут при температуре 8-10 ^оС должно обеспечивать однородную консистенцию сгустка.

    Готовый продукт самотеком поступает на розлив и направляется в холодильную камеру для охлаждения до 6-8 ^оС.

    Параметры, контролируемые в технологическом  процессе, представлены в таблице 1. 
 

     Таблица 1 –  Перечень контролируемых и регулируемых параметров

    3.2.2 Описание функциональной схемы автоматизации 

    Контроль  температуры в первой секции пастеризационно-охладительной установки 4

      Измерение температуры осуществляется  термопреобразователем сопротивления ТСМ-0193 01 (поз. 1-а). Аналоговый электрический     сигнал ТСМ-0193 01 передается на вторичный показывающий прибор с унифицированным электрическим выходным сигналом А-543 (поз. 1-б), с которого сигнал поступает в ЭВМ на один из входов модуля аналого-цифрового преобразователя АЦП, который преобразует электрический сигнал в цифровой код. Центральный процессор БЦР позволяет вывести информацию на дисплей или на печать.  
 

    Регулирование температуры в секции пастеризации II 4

    Измерение температуры осуществляется термопреобразователем  сопротивления ТСМ-0193 01 (поз. 2-а), изменение сопротивления с которого передается на вход вторичного прибора Диск-250 2431 (поз. 2-б) для показаний и регистрации значения температуры. Встроенный ПИ регулятор с пневматическим выходом вырабатывает в соответствии с законом регулирования управляющее воздействие, которое передается через пневматический переключатель К-20А (поз. 2-в) на регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч38нж (поз. 2-г).

    При управлении с помощью ЭВМ сигнал с вторичного прибора через АЦП  поступает на процессорный блок, где  вырабатывается управляющее воздействие, которое затем через ЦАП поступает на электропневматический преобразователь ЭПП-63 (поз. 1-д), а затем через пневматический переключатель К-20А (поз.2-в) на регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч38нж (поз. 2-г). 
 

    Регулирование температуры в секции охлаждения III 4

    Измерение температуры осуществляется термопреобразователем  сопротивления ТСМ-0193 01 (поз. 3-а), изменение сопротивления с которого передается на вход вторичного прибора Диск-250 2431 (поз. 3-б) для показаний и регистрации значения температуры. Встроенный ПИ регулятор с пневматическим выходом вырабатывает в соответствии с законом регулирования управляющее воздействие, которое передается через пневматический переключатель К-20А (поз. 3-в) на регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом 25ч38нж (поз. 3-г).

    При управлении с помощью ЭВМ сигнал с вторичного прибора через АЦП  поступает на процессорный блок, где вырабатывается управляющее воздействие, которое затем через ЦАП поступает на электропневматический преобразователь ЭПП-63 (поз. 3-д), пневматический переключатель К-20А (поз. 3-в) на регулирующий клапан с мембранным исполнителем механизмом 25ч 38нж (поз. 3-г). 
 

    Регулирование температуры в резервуаре 10

    Измерение температуры осуществляется термопреобразователем  сопротивления ТСМ-0193 (поз. 4-а), изменение сопротивления, с которого передается на вход вторичного прибора Диск-250 2431 (поз. 4-б) для показаний и регистрации значения температуры. Встроенный ПИ регулятор с пневматическим выходом вырабатывает в соответствии с законом регулирования управляющее воздействие, которое затем в зависимости от значения температуры передается через пневматический переключатель      К-10А (поз. 4-в) на трехходовой регулирующий клапан 26тн 614р (поз. 4-г), расположенный в линии подачи воды.

    При управлении с помощью ЭВМ сигнал с вторичного прибора через АЦП  поступает на процессорный блок, где  вырабатывается управляющее воздействие, которое затем через ЦАП поступает  на электропневматический преобразователь  ЭПП-63 (поз. 4-д), а затем на пневматический переключатель К-10А (поз. 4-в) и на трехходовой регулирующий клапан 26тн 614р (поз. 4-г), расположенный в линии подачи воды.

    Контроль, и регулирование температуры  смеси в резервуаре для сквашивания при заквашивании осуществляется термометром сопротивления платиновым ТСП-6097 (6а). Данный термометр преобразует значение температуры в изменение активного сопротивления. Сигнал с термометра поступает на вторичный прибор - электронный мост со встроенным пневматическим регулирующим устройством и преобразователем КСМ-ЗП4-1800D (6б), в котором сравниваются два значения. В зависимости от рассогласования, вырабатывается управляющее воздействие, которое через переключатель SA9, SA10 поступает на мембранно-пружинные исполнительные механизмы МИМ подачи горячей и ледяной воды (6г, 7г). Сигнал, поступающий на модуль процессора, обрабатывается. Параллельно осуществляется вывод на дисплей и печать. ЭВМ вырабатывает управляющее воздействие, которое преобразуется в ЦАП в аналоговый сигнал, поступающий через электропневматический преобразователь ЭПП-63 (6в, 7в), преобразующий унифицированный электрический сигнал 0…5 мА в стандартный пневматический сигнал.    
 

    Контроль  давления в гомогенизаторе 7

    Измерение осуществляется с помощью измерительного преобразователя разности давления Метран-43ДИ (поз. 5-а) унифицированный сигнал 0-5 мА с которого подается на вход вторичного прибора А-100 (поз. 5-б) для показаний и регистрации. При управлении с ЭВМ сигнал через АЦП поступает на процессорный блок и далее. 
 

    Регулирование соотношения расхода пастеризованного молока и закваски при подаче в резервуар 10

    В схему управления подачей входят следующее элементы: первичные преобразователи  – диафрагма камерная ДКС-10-50 (поз. 7-а, 6-а), сигнал с которых поступает  на измерительные преобразователи сопротивления 13ДД11 мод 720 (поз. 7-б, 6-б). Далее сигнал с 13ДД11 (поз. 6-б)

    поступает на вторичный прибор ПВ-10.17 (поз. 7-в), а второй на регулятор ПР3.33   (поз. 7-г). Далее управляющее воздействие  через переключатель пневматический К-10А (поз. 7-д) идет на исполнительный механизм           25ч 37нж (поз. 7-е), расположенный на линии подачи закваски.

    При управлении с помощью ЭВМ сигнал с измерительного преобразователя  сопротивления 13ДД11 мод 720 (поз. 6-б), через  пневмоэлектрический преобразователь ППЭ-2 (поз. 6-в) и АЦП поступает на процессорный блок ЭВМ, где вырабатывается управляющее воздействие, которое затем через ЦАП и электропневматический преобразователь ЭПП-63 (поз. 7-ж) подается через пневматический переключатель К-10А (поз. 7-д) на исполнительный механизм 25ч 37нж (поз. 7-е), расположенный на линии подачи закваски.

    Регулирование и сигнализация уровня в резервуаре для нормализован-ной смеси 1

    Сигнал  от электродов регулятора-сигнализатора  уровня ЭРСУ-2        (поз. 8-а) обрабатывается релейной схемой и выдает управляющее воздействие через универсальный переключатель УП5300 (SA5) на магнитные пускатели ПМЕ-222 (КМ5 и КМ6) отсечных клапанов ТФ22с946нж (поз. 8-б, поз. 8-в) тем самым прекращая подачу цельного и обезжиренного молока в резервуар.

    При управлении с ЭВМ сигнал с ЭРСУ-2 (поз. 8-а) выдается через БДВ на процессорный блок ЭВМ, где вырабатывается управляющее  воздействие, которое затем через  БДВыв  универсальный переключатель  УП5300 (SA5) на магнитные пускатели  ПМЕ-222 (КМ5 и КМ6) отсечных клапанов ТФ22с946нж (поз. 8-б, поз. 8-в) тем самым прекращая подачу цельного и обезжиренного молока в резервуар. Сигнализация осуществляется сигнальной лампой HL 1.

    Сигнализация  уровня в резервуаре 10

    Сигнал  от электродов регулятора-сигнализатора  уровня ЭРСУ-2        (поз. 9-а) выдается через БДВ на процессорный блок ЭВМ и далее. Сигнализация осуществляется сигнальной лампой HL 3.

    Контроль  кислотности цельного молока в линии  подачи его в    резервуар 1

    Измерение кислотности осуществляется магистральным  датчиком     ДМ-5М (поз. 10-а) электрический сигнал, с выхода которого поступает на преобразователь П-201 (поз. 10-б) для преобразования неунифицированного электрического сигнала в унифицированный электрический сигнал. Далее сигнал поступает на вход вторичного прибора А-100 (поз. 10-в) для показаний и регистрации. Нормированный электрический сигнал с выхода                                   вторичного прибора передается на АЦП ЭВМ. Цифровой код, с которого поступает на процессорный блок и далее.

    Контроль  кислотности обезжиренного молока в линии подачи его в резервуар 1

    Измерение кислотности осуществляется магистральным  датчиком     ДМ-5М (поз. 11-а) электрический сигнал, с выхода которого поступает на преобразователь П-201 (поз. 11-б) для преобразования неунифицированного электрического сигнала в унифицированный электрический сигнал.

    Далее сигнал поступает на вход вторичного прибора А-100 (поз. 11-в) для показаний и регистрации. Нормированный электрический сигнал с выхода вторичного прибора передается на аналого-цифровой преобразователь АЦП ЭВМ. Цифровой код, с которого поступает на процессорный блок и далее.

    Регулирование кислотности среды в резервуаре 10

    Измерение кислотности осуществляется погружным  датчиком ДПг-4М (поз. 12-а) электрический  сигнал, с выхода которого поступает на преобразователь П-201 (поз. 12-б) для преобразования неунифицированного электрического сигнала в унифицированный электрический сигнал.

      Далее сигнал через АЦП поступает на процессорный блок ЭВМ, где вырабатывается управляющее воздействие, которое затем через БДВыв и универсальный переключатель УП5300 (SA1) поступает на магнитный пускатель ПМЕ 222 (КМ 1) привода мешалки, тем самым, приводя к ее включению.

    Контроль  плотности цельного молока в линии  его подачи в резервуар 1

    Измерение плотности осуществляется радиоизотопным плотномером ПР-1025М (поз. 13-а) электрический сигнал, с выхода которого поступает на вход вторичного прибора А-100 (поз. 13-б) для показаний и регистрации. При управлении с ЭВМ сигнал через АЦП поступает на процессорный блок и далее.

    Контроль  плотности обезжиренного молока в линии его подачи в резервуар 1

    Измерение плотности осуществляется радиоизотопным плотномером ПР-1025М (поз. 14-а) электрический  сигнал, с выхода которого поступает  на вход вторичного прибора А-100 (поз. 14-б) для показаний и регистрации. При управлении с ЭВМ сигнал через АЦП поступает на процессорный блок и далее.

    Контроль  жирности нормализованной смеси  в резервуаре 1

    Измерение жирности осуществляется погружным  датчиком Клевер-1М (поз. 15-а) электрический сигнал, с выхода которого поступает на вход вторичного прибора А-100 (поз. 15-б) для показаний и регистрации значения жирности.

    Включение и отключение двигателей

    Включение и отключение двигателей М2, М3, М4 осуществляется сигналами, поступающими с ЭВМ на универсальные переключатели УП5300 (SA2, SA3, SA4) и магнитные пускатели ПМЕ-222 (КМ2, КМ3, КМ4). А также предусмотрены кнопки, расположенные на щите и по месту. Световая сигнализация включения и отключения двигателей осуществляется лампами HL4-HL6.

    Характеристика  приборов и средств автоматизации представлена в таблице 2.

    Таблица 2 – Характеристика приборов и средств автоматизации