Примеры автоматизации технологических процессов Тема № 5

Тема № 5
Тема урока
повышает производительность труда,
 уменьшает выход брака,
 улучшает условия труда работников,
освобождая их от рутинного и
монотонного труда,
 повышает безопасность работ,
 сокращает численность занятых на
производстве рабочих.
• В целом ряде случаев автоматизация
технологических процессов позволяет
организовать эффективные производства
с минимальными затратами, например,
по переработке сельскохозяйственного
сырья, утилизации отходов
производства, производства
строительных материалов и т.д.
Картофелеуборочный
комбайн
Первый кухонный комбайн
Технологические процессы
• Прежде чем автоматизировать тот или иной
технологический процесс необходимо
провести анализ условий и возможности
автоматизации, который поможет
определить экономическую
целесообразность, получаемый эффект и
грамотно выбрать средства автоматизации.
Автоматизировать можно практически любой
технологический процесс, однако, если это не
дает никакого эффекта кроме затрат, то вряд
ли нужна такая автоматизация.
Автоматизация управленческих
функций
•Автоматизация управленческих функций позволяет
более четко планировать производственные и
управленческие процессы, экономить затраты времени
на планирование, учет и контроль за исполнением
распоряжений, анализировать состояние дел в
учреждении, фирме и составлять прогнозы, вести
бизнес-планирование, быстро получать справочную
информацию и т.п.
•Кроме этого, автоматизация управленческого труда
позволяет повысить эффективность управления при
высокой мобильности руководителя за счет
дистанционной связи руководителя с информационной
сетью фирмы, предприятия.
• При автоматизации учетных и управленческих функций
также необходим анализ возможности и экономической
целесообразности, хотя экономический вопрос не
должен играть решающую роль.
• В любом случае автоматизация, например бухгалтерии,
носит затратный характер. Однако, дает несравнимые
преимущества – повышается культура труда,
сокращается вероятность ошибок, работники
освобождаются от рутинного и утомительного труда,
сокращаются сроки выполнения любых работ и
операций, сокращается время на обработку
документации и формирование любых отчетных
документов, появляется возможность быстро проводить
анализ хозяйственной деятельности в любых разрезах,
упрощается оперативный учет, база данных всегда в
актуальном состоянии, возможность одновременной
работы с одной базой данных с нескольких рабочих
мест.
Тема урока
К тепловому оборудованию относятся:
нагревательные печи различного назначения;
 водонагревательные котлы для систем
отопления и другого назначения;
 системы воздушного отопления офисных
зданий и т.п.;
• Для всех этих видов нагревательного
оборудования может применяться
автоматизация на базе микропроцессорной
техники. Основу таких систем автоматизации
составляют программируемые контроллеры.
Система автоматизации
нагревательной печи
• Рассмотрим для примера систему автоматизации
нагревательной печи, используемой на нефтеразработках.
• В основе системы лежит программируемый контроллер, ко
входам которого подключены датчики пламени,
температуры, давления, перепада давления,
загазованности.
• К выходам подключены исполнительные механизмы –
затворы на магистралях подачи топлива и воздуха к
горелкам, устройство искрового розжига, вытяжной
воздушный вентилятор. К контроллеру также подключен
пульт ручного управления, с которого в любой момент
можно вмешаться в работу системы. Кроме этого к
контроллеру подключен дисплей, на котором
показывается различная информация, как о
контролируемых параметрах, так и о состоянии системы в
целом на мнемосхеме.
• Контроллер управляет автоматическим розжигом печи,
поддерживает на заданном уровне температуру и
останавливает печь в случае отсутствия горения
пламени, высокой загазованности в печи и помещении и
включает дополнительные вентиляторы печи для
продувки. Кроме этого, выдается аварийный сигнал в
виде сирены и светового сигнала.
• При аварийной остановке запоминается причина
остановки.
• Контроллер постоянно контролирует состояние
электрических цепей датчиков и при обрыве также
останавливает печь. Так же контролируется и силовая
сеть 380В, при пропадании напряжения по фазам или
целиком или перекосе фаз печь останавливается.
Питание контроллера защищено источником
бесперебойного питания.
• Контроллер имеет выход для подключения
дистанционного контроля, управления и передачи
информации на верхний уровень управления.
Достижение максимальной
эффективности в работе
ЖКХ
•Достижение максимальной эффективности в работе ЖКХ – одна из
основных задач всех заинтересованных сторон. В этом отношении едва
ли не самым проблемных сектором российской экономики всегда были
энергоресурсы – их грамотное распределение, разумное потребление и
точный учет. Нехозяйское отношение к газу, теплу, воде и электричеству,
так часто подвергающееся критике, приводит к прямым убыткам.
•Такие примеры хорошо известны – это работа на полную мощность
отопительных систем в теплое время года или освещение лестничных
площадок, подъездов и прилегающих территорий в светлое время
суток.
•Контроль над энергоресурсами – задача, которую можно решить с
помощью автоматизированных систем управления технологическими
процессами (АСУ ТП).
«Умный»дом
• В основе всех модных сейчас «умных домов»,
«интеллектуальных зданий» и даже целых
«городов будущего» лежат вполне простые
принципы, и, прежде всего – максимальная
автоматизация управления теми процессами,
которые подчиняются определенной логике.
САУ «Умный дом»
•По всему объекту, который необходимо
автоматизировать, раскидывается сеть различных
датчиков и управляющих устройств. Мощность
работы отопительной системы напрямую
связывается с температурой воздуха снаружи и
внутри отапливаемых помещений, работа
освещения ставится в зависимость от времени
суток и показаний датчиков освещенности, датчики
утечки газа и воды соединяются с системами,
блокирующими подачу этих ресурсов.
•Центральным элементом всей системы является
контроллер, который работает в точном
соответствии с теми алгоритмами, которые
заложены в него разработчиками. Именно он
определяет, какую температуру воздуха надо
поддерживать в тех или иных помещениях,
отключать ли освещение в выходные дни.
Тема урока
• Существуют мини–заводы для
мелкотоварного производства с полным
комплектом технологического,
вспомогательного оборудования и
инженерными системами:
мясоперерабатывающие заводы;
 молокоперерабатывающие заводы;
 рыбоперерабатывающие заводы;
 заводы по производству хлебобулочных
изделий ;
 заводы по производству
других видов продукции в
соответствии с пожеланиями
заказчика.
•Как правило, такие мини-заводы являются
автоматизированными с помощью средств ЭВТ. В
них максимально автоматизированы функции
переработки и передачи продукта от агрегата к
агрегату. Оператор лишь запускает или
останавливает процесс, наблюдает за его ходом,
при необходимости изменяет режимы работы. В
основе таких автоматизированный систем
находится либо персональный компьютер со
специальным аппаратным обеспечением, либо
программируемый контроллер совместно с
компьютером. В этом случае
компьютер отображает на
экране состояние процессов
на мнемосхеме, в виде
графиков и т.п.
•Например, на экране автоматизированной
системы управления технологическим
процессом переработки зерна показана
мнемосхема процесса, на которой наглядно
можно видеть состояние оборудования, ход
технологического процесса и параметры. По
разным точкам технологического процесса
размещены датчики и исполнительные
механизмы, которые соединены с
управляющим устройством – контроллером.
Контроллер, обычно, имеет выход для
подключения персонального компьютера.
Через компьютер оператор наблюдает
за процессами и управляет при
необходимости.
•Компьютеризированная лаборатория
позволяет быстро и качественно
выполнять анализы показателей сырья и
продукции. Кроме всего прочего,
автоматизированная система позволяет
производить автоматический учет на всех
стадиях переработки.
Пример автоматизации
• Технологическая схема
переработки овощей.
• Компания Frost Garden .
Белоруссия
• Тщательно отобранные овощи, проходят
инспекцию и проверку на качественные
показатели. Затем сырье подается в моечную
машину. После мойки картофель и морковь
поступают на линию паровой очистки GMFGouda, затем при помощи ленточного
транспортера в термообрабатывающую
машину, где происходит обработка сырья
паром. Ошпаренное сырье поступает в
щёточную машину, где удаляется кожура.
Пройдя проверку на наличие мелких обломков
и инородных предметов, сырье поступает в
овощерезку FAM.
• Нарезанные овощи, необходимой фракции,
пройдя отмывку от крахмала, бланширование,
охлаждаются водой и поступают в охладительосушитель. При помощи скороморозильной
системы Star Frost, которая является пионером
в разработке систем типа IQF, происходит
процесс флюидизации продукта, что
прекращает или замедляет многие
биохимические и
микробиологические процессы.
• После заморозки, продукт проходит
электронно-оптическую сортировку,
обеспечиваемую машиной Sortex Niagara, где
осуществляется электронная сортировка
готового продукта по цвету, размеру и форме.
Дополнительно происходит ручная инспекция
продукции и отбор проб. Отбор проб
продукции, осуществляется каждые пять
минут, что позволяет нам гарантировать
качество продукции соответствующее
мировым стандартам.
• На последнем этапе конечный
продукт подается на линию
фасовки и фасуется упаковку
весом 0,45, 1, 2 или 25 килограмм.
• Металлодетектор SafeLine,
является последним звеном в
технологии переработки ягод.
Он позволяет с помощью
системы из высокочастотных
катушек малой мощности,
создающих магнитное поле,
обнаруживать металлические
частицы.
Тема урока
• Весы - один из древнейших приборов
изобретенный человеком. Первое
упоминание о весах относят ко II тыс.
до н.э. Первые весы появились в
древнем Вавилоне и Египте.
• Римлянам приписывают изобретение
принципиально иной системы
измерения веса — безмен —
простейшие рычажные весы.
• «Коромысловые весы» с чашечками
сверху изобрел французский математик
Жиль де Роберваль в 1669 году.
• В настоящее время появилось великое
множество весов: зерновые, «опиумные»,
маятниковые и крутильные,
гидростатические. А теперь уже в ходу
сверхточные цифровые весы…
Цифровые весы
• Цифровые весы имеют цифровой
весоизмерительный датчик, который
воспринимает взвешиваемый вес,
весопроцессор и табло.
• Весоизмерительный датчик выдает сигнал в
цифровом виде, соответствующий весу груза.
Этот сигнал поступает в весопроцессор, в
котором фиксируется в специальной памяти. К
весопроцессору подключена клавиатура, с
которой можно вводить значение цены и
другую информацию.
• Клавиатура весов, конечно, мало похожа на
клавиатуру компьютера. Там есть только те
клавиши, которые нужны для этих весов. При
вводе значения цены, весопроцессор
автоматически вычисляет стоимость
взвешенного количества товара (продукта).
Весы с чекопечатью
•Предназначены для взвешивания товаров при
проведении торговых, учетных операций расчета
стоимости товара со следующей печатью результатов на
этикетках или на ленте.
•Такие весы имеют в своем составе микрокомпьютер с
минипринтером. Они имеют клавиатуру, с которой
вводится первичная информация, или выбирается из
списка. Такие весы имеют сетевой интерфейс и могут
включаться в локальную сеть и получать информацию о
взвешиваемом товаре, продукте от сервера весов.
•На печатаемом чеке указывается наименование, вес,
цена и стоимость товара, продукта, а также печатается
штрих-код.
Весы электронные настольные
торговые
•Весы электронные настольные торговые
предназначены для статического взвешивания
грузов и вычисления стоимости товаров и цифровой
индикации результатов на табло, и применяются на
предприятиях торговли и общественного питания.
•Настольные электронные весы общего назначения
предназначены для
статических измерений массы
различных грузов
на промышленных предприятиях, а
также в области общественного
питания.
Товарные весы
•Предназначены для статического взвешивания
разных грузов на складах, в торговле, и на
производстве, используются в разных отраслях
промышленности.
Сверхточные лабораторные весы
•Лабораторные весы для точного взвешивания.
При взвешивании учитываются возможности
погрешностей, обусловленных влиянием
внешних условий (действием аэростатических,
электрических и магнитных сил, колебаниями
температуры и влажности воздуха. Точность
измерения 0.01г.
Бункерные весы
• Весы предназначены для измерений массы молока и
других неагрессивных жидкостей.
•Используются на молочнотоварных фермах и
молокоперерабатывающих предприятиях. Представляют
собой специальную емкость – бункер, установленную на
чувствительных элементах. Трубопроводы устроены так,
что в месте присоединения к бункеру имеются шарниры,
позволяющие перемещаться бункеру, не оказывая на него
воздействия. Поскольку используются чувствительные
элементы в виде тензометров, то относительные
перемещения бункера под весом измеряемой жидкости
малы. Это позволяет сделать конструкцию бункерных
весов достаточно прочной и устойчивой, и, в то же время,
в измерение вносится незначительная погрешность от
трубопроводов.
Весы
монорельсовые
•Предназначены для полуавтоматического
взвешивания грузов, транспортируемых по
подвесному монорельсовому пути. Например, туши
мяса на мясоперерабатывающих предприятиях.
Монорельс весов встраивается в общий
монорельсовый путь транспортера. При попадании
тележки с грузом на чувствительую часть
монорельсовых весов.
Производится измерение и
считывание веса. Весы могут
иметь выход для передачи
информации в компьютер и для
автоматического взвешивания
и регистрации веса.
Крановые весы
•Крановые весы предназначены для совместной
работы с датчиками силы, веса. Выполненными
по мостовой схеме и преобразует сигнал датчика
в стандартные токовые сигналы. Крановые весы
сделаны так, что они подвешиваются на крюк
крана, а на крюк весов уже подвешивается
груз. Таким образом, при
подъеме груза табло весов
показывает вес подвешенного
Весы вагонные тензометрические
•Весы предназначены для поосевого
взвешивания в движении сцепленных вагонов, с
определением веса каждого вагона, веса состава
и счета числа вагонов.
• Механизм весов состоит из чувствительных
площадок – частей рельсового пути,
расположенных так, что вагонные пары вагонов
совпадают с площадками весов. Вагоны
медленно перемещают по измерительноу
участку. Когда отдельный вагон становится
обеими парами колес на площадки,
производится считывание значения веса с
электронного устройства – весопроцессора.
•В основе измерительного механизма этих весов является
чувствителный элемент – пьезоэлемент. Это тонкая
пластинка кварца с электрическими выводами с граней,
наклеенная на измерительную часть чувствительного
элемента. Ее иначе называют тензометр. При нагружении
чувствительного элемента он деформируется, а вместе с
ним деформируется и пьезоэлемент. В результате на
поверхностях пластинки кварца появляются электрические
заряды, величина которых пропорциональна величине
деформации, а, следовательно, весу. Электрические
заряды пьезоэлемента преобразуются нормирующим
преобразователем в стандартный электрический сигнал и
поступают в электронное устройство – весопроцессор. Он и
показывает величину веса. Вес определяется брутто, т.е.
вместе с тарой. Вес пустого вагона известен ранее.
Вычитанием определяется вес груза.
Датчик весоизмерительный цифровой
—ДВЦ
•Датчики ДВЦ предназначены для
преобразования в цифровой код массы
материального тела при воздействии на датчики
соответствующей силы тяжести. Используются в
платформенных,
силовоспроизводящих
установках.
Нормирующий преобразователь
• Нормирующий преобразователь
представляет собой электронное
устройство, к которому
подключаются чувствительные
пьезоэлементы тензометры.
Электрический сигнал от
тензометров очень мал по
величине и мощности. Поэтому для
усиления сигнала и приведения его
к стандартному используются
нормирующие преобразователи.
Весопроцессор
•Весопроцессор является ведущим
устройством при работе с выходными
устройствами весоизмерительных датчиков
- конверторами. Предназначен для
получения цифровой информации об
измеряемом весе от конверторов,
преобразования ее в вес и отображения на
экране.
Тема урока
• Ресторатор следит за изменчивыми тенденциями,
капризами ресторанной моды и своевременно
корректирует курс, чтобы в итоге привести
заведение к райскому острову процветания. Ему
некогда контролировать всех и вся, тем не менее,
контроль необходим. Вот тут-то и встает вопрос о
выборе системы автоматизации (АСУ).
Основные задачи системы – пресечь
злоупотребления, наладить учет и повысить
скорость и качество обслуживания. Для этого
нужно обеспечить быструю регистрацию всех
хозяйственно-финансовых операций: продаж,
закупок и т.п. Типовая схема работы стандартного
заведения ресторанного типа выглядит примерно
так:
•заведующий производством или шефповар вводит в систему меню заведения,
технологические и калькуляционные
карты;
•закупщик/снабженец по мере закупки
продуктов вводит накладные, таким
образом на склады и точки
производства приходуются продукты;
•официант или бармен, приняв заказ от
гостя, вводит его в единую базу данных
с помощью терминала, который
располагается в зале обслуживания;
•на специальных сервис-принтерах,
которые устанавливаются на точках
производства (холодный, горячий цех,
бар и т.п.), распечатываются задания на
производство. То есть официанту не
надо разносить задания по точкам, и он
больше времени проводит в зале;
•когда гость готов расплатиться, официант
быстро распечатывает предчек, в котором
указан весь состав заказа, и передает его гостю;
•после внесения денег в кассу, официант, либо
кассир закрывает заказ. В этот момент
происходит списание продуктов со складов,
согласно калькуляционным картам.
Таким образом, состояние складов актуально в
любой момент времени;
•хозяин, управляющий и директор могут
построить любые отчеты (соответствующие
уровню доступа), просматривая и анализируя
результаты работы заведения.
Тема урока
•Автоматизированная технологическая линия по
приготовлению плоских вафель состоит из
следующих устройств:
Установка приготовления вафельного теста (УПВТ);
 автоматизированная печь для выпечки вафельных
листов (АВП);
 устройство приемно-выбраковочное (УПВ);
 веерный охладитель вафельных листов с
бункером накопителем;
машина для автоматического нанесения покрытия
(крема) двухголовочная (намазка);
 холодильник;
 автоматическая машина для разрезания
вафельных блоков (МРА).
• В УПВТ в миксер последовательно загружаются
эмульсия и мука, перемешиваются, готовое
тесто перекачивается в промежуточную
емкость, из которой тесто подается по
трубопроводу к бункеру вафельной печи
(АВП).
•АВП состоит из горелочного устройства, главного
привода вафельниц, устройства заливки теста и
съёма готовых вафель.
• Вафельницы смонтированы в бесконечную
цепь, продвигаемую приводом в пекарной
камере. Каждая вафельница состоит из двух
подовых плит, раскрывающихся на выходе из
пекарной камеры для съёма вафель и заливки
теста. После сдува вафельные листы попадают на
УПВ, которое производит контроль целостности
листа с помощью оптических датчиков.
Отбракованный вафельный лист попадает в
специальный бункер и не идёт далее.
•После УПВ вафельные листы охлаждаются на
веерном охладителе до комнатной температуры
и подаются на приемный транспортер (стол перед
первым барабаном) намазки.
•Намазка состоит из двух намазывающих
барабанов с подогревом, столами транспортерами перед ними, укладки и
калибровки.
•Каждый стол имеет исполнительный механизм
подъема-опускания. При опущенном столе
вафельный лист проходит соответствующий
барабан без намазывания кремом, при поднятом
- намазывается.
В соответствии с заданным рецептом на
вафельный лист может быть нанесен крем
первым либо вторым барабаном или он может
пройти без намазывания (последний лист в
блоке).
В механизме укладки из нескольких (количество
задается в рецепте) намазанных вафельных
листов формируется блок, поверх которого
помещается верхний несмазанный лист.
•После формирования в укладке блок поступает в
механизм калибровки, сжимающий его до
заданной толщины, после чего вафельный блок
поступает в холодильник.
После холодильника блоки друг за другом через
ограничивающий барьер (опускающийся при
занятом МРА) поступают на механизм укладки МРА,
после которого разрезаются в продольном, а затем
в поперечном направлении на готовые вафли.
•Комплекс устроен так, что возможно
функционирование в автономном режиме всех
основных компонентов:
•УПВТ;
•АВП совместно с УПВ;
•веерного охладителя с намазкой;
•МРА.
•Комплекс является настраиваемым, имеет
автоматические и ручные режимы управления,
световую и звуковую сигнализацию
неисправностей отдельных компонентов.
Контролируемые параметры отображаются на
специальных дисплеях пультов управления.
•В комплексе обеспечивается выполнение
следующих функций:
Для УПВТ:
•Пуск/Стоп рабочего цикла;
•блокировка перемешивания миксера при его
открытой крышке;
•задание времени и скорости перемешивания
миксера отдельно для эмульсии и теста;
•задание частоты вращения насоса подачи теста на
АВП;
Для АВП совместно с УПВ:
•автоматический розжиг печи;
•поддержание режима горения (соотношение газ-воздух,
разрежение в печи);
•защиту и блокировку процессов горения (автоматика
безопасности);
•поддержание технологических параметров (температура
вафельниц и время выпечки);
•автоматическое дозирование теста;
•синхронизация работы главного привода и двигателя
дозатора теста;
•автоматический съем (сдув) вафель;
•архивирование данных по работе АВП;
•отбраковка вафельных листов и сброс их в бункер для
брака при фазовых расхождениях сигналов от оптических
датчиков УПВ больше заданных.
Для веерного охладителя с намазкой:
•принятие и перемещение на заданное количество
шагов охладителя при поступлении листа от УВП;
•съем листов в накопительный бункер охладителя
при остановленной или занятой намазке;
•задание частоты вращения электродвигателей
приводов намазывающих и калибрующего
барабанов, транспортеров столов;
•автоматическое включение нагревателей барабанов
в начале работы на заданное время;
•переход в режим "Пауза" при нажатии оператором
соответствующей кнопки; при падении давления
воздуха в пневмосистеме;
•задание количества листов в блоке и рецепта
нанесения крема.
Для МРА:
• Пуск/Стоп рабочего цикла;
• Задание количества одновременно
разрезаемых блоков;
• Остановка при падении давления воздуха
в пневмосистеме.