Автоматизація процесу виробництва яблучного соку освітленого

1. Дипломний проєкт на тему «Автоматизація процесу виробництва яблучного соку освітленого»

ДИПЛОМНИЙ ПРОЄКТ
НА ТЕМУ
«АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ
ВИРОБНИЦТВА ЯБЛУЧНОГО СОКУ
ОСВІТЛЕНОГО»
Шифр проєкту
Виконавець
Керівник
ІКМ-719В.07
Магдич Віталій Віталійович
доц. Лобойко Вячеслав Олексійович

2.

* Виробництво соків відіграє важливу роль у житті
нашого населення та економіки країни. Овочеві
соки багаті на мінерали та вітаміни, що робить
їхню харчову цінність високою. Фруктові соки
можуть бути випущені з м'якоттю і без неї, з
одного або декількох видів фруктів. Консервовані
продукти істотно економлять час і зусилля, які
зазвичай витрачаються на приготування їжі в
домашніх умовах, а також забезпечують широкий
вибір страв цілий рік і створюють запаси на
випадок необхідності.
* Автоматизація дає змогу домогтися високої
точності та повторюваності процесу виробництва,
що зі свого боку покращує якість і стабільність
кінцевого продукту. Також автоматизація сприяє
зменшенню кількості помилок, пов'язаних із
людським фактором, і підвищує безпеку
працівників, зменшуючи ризик виникнення
травматичних ситуацій.
* Автоматизація виробництва яблучного соку
освітленого дає змогу досягти вищої
продуктивності, підвищити якість продукції,
знизити витрати та забезпечити більш безпечне й
екологічно чисте виробниче середовище.

3. Технологічна схема процесу виробництва яблучного соку освітленого

Вода
Вода
Яблука
4
10
8
3
10
11
9
Яблука
14
Паст еризований
сік
16
Індекс
по
схемі
1
1
2
3
4
5, 10
Вода
Зворот ня
вода
7
12
15
13
Вичавки на
бродіння
6
Паст еризований сік
19
21
Фільт ри
Мийна машина
Інспекційний конвеєр
Збірники
3
1
1
6
Дробарка
Прес
Паст еризаційно- охолоджувальна уст ановка
Охолоджувач
Ємніст ь для пект оліт ичног о препарат у
Деаерат ор
Фасувальна машина
1
1
2
1
1
1
1
19
20
32
34
27
Осад
30
25
Освіт лений сік
23
Освіт лений паст еризований сік
32
На склад
Сік
Сік
22
Сік
28
Сік
29
31
33
1
1
1
1
2
9
8
9
11, 17, 21,
24, 27, 30
24
Осад
18
ʳë. Ï ðèì ³ò.
7, 26, 29,
12
14
15, 33
26
Шнековий відділювач
Елеват ори
6, 13, 16, 18, 22, Насоси
23, 25, 28, 31
20
Пект оліт ичний препарат
Пара
Холодна
вода
Паст еризований сік
17
Гаряча вода
Повіт ря
Холодна вода
Вода
2
Í àéì åí óâàí í ÿ
Ваг и
Бет онна ванна
Гідрот ранспорт ер
34
Технологічна схема процесу виробництва яблучного
соку освітленого

4. Схема автоматизації процесу виробництва яблучного соку освітленого

Вода
Вода
FE
3а
Яблука
~
4
3
41
SE
30а
FE
10 5а
8
3
9
Яблука
11
14
5
40
LE
14а
Паст еризований
сік
TE
25а
29
TE
26а
17
31
LE
12а
49
FE
2а
13
2
~
10 Вода
46
~
Вода
2
~
FE
4а
47
FE
6а
43
4
~
~
SE
31а
6
52
25б
51
42
FE
7а
Повіт ря
12
Зворот ня
вода 23
7
13
~
50
53
~
55
Вичавки на
бродіння
24
6
15
~
54
7
~
~
32
26б
34
56
Пара
~
12
1
16
33
12в
Холодна вода
WE
1а
1
~
48
Паст еризований сік
35
20
27б
LE
36
19 16а
FE
8а
8
FE
9а
Пект оліт ичний препарат
19
32в
9
21
24
45
26
LE
17а
18
~
QE
32а
57
Осад
LE
15а
44
18
21
22
25
~
TE
28а
TE
29а
Сік
14
Освіт лений паст еризований сік
FE
11а
37
39
LE
19а
Сік
Сік
27
28
~
58
30
25
26
17
27
LE
13а
Осад
LE
18а
20
~
SE
13в
16
60
Освіт лений сік
11
22
На склад
30
28
FE
10а
Сік
29
33
32
15
31
Пара
TE
27а
Холодна
вода
Паст еризований сік
~
10
28б
34
~
38
62
51
23
~
59
Прилади на
шафі
Конт ролер
GE Fanuk
ser 90- 30
CPU 363
Шафа
керування
Прилади за мiсцем
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15 16
WT
1б
FT
2б
FT
3б
FT
4б
FT
5б
FT
6б
FT
7б
FT
8б
FT
9б
FT
10б
FT
11б
LT
12б
NS
КМ1
LT
13б
NS
13в
HC
13в
17
18
19
20
21
22
23 24 25 26 27 28
29
30
LTА
14б
LTА
15б
LTА
16б
LTА
17б
LTА
18б
LTА
19б
PDI
20а
PTA
23а
PTA
24а
PDI
21а
PDI
22а
31
32
33
NS
КМ2
34
35
NS
КМ3
U=F(W,F,L, Р,P,Т)
UJR
1г
HL1
HL2
HL3
HL4
HL5
HL7
HL6
36
NS
КМ4
37
38
NS
КМ5
39 40
41
SKIC
30б
HC
30б
42
43
SKIC
31б
HC
31б
44
45
46
47
48
49
50
51
QT
32б
NS
КМ6
NS
КМ7
NS
КМ8
NS
КМ9
NS
КМ10
NS
КМ11
NS
КМ12
H
HL9 SB1
HL8
H
H
SB2 HL10 HL11 SB3
H
H
SB4 HL12 HL13 SB5
H
H
SB6 HL14 HL15 SB7
H
H
H
H
H
SB8 HL16 HL17 SB9 SB10 HL18 HL19 SB11 SB12 HL20
Конт роль
Рег улювання
Сиг налізація
RS 485
поз. 1в
Прилади на
шафі
Конт ролер
GE Fanuk
ser 90- 30
CPU 363
Шафа
керування
Прилади за мiсцем
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
NS
КМ13
NS
КМ14
NS
КМ15
NS
КМ16
NS
КМ17
NS
КМ18
NS
КМ19
NS
КМ20
NS
КМ21
NS
КМ22
NS
КМ23
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
HL21 SB13 SB14 HL22 HL23 SB15 SB16 HL24 HL25 SB17 SB18 HL26 HL27 SB19 SB20 HL28 HL29 SB21 SB22 HL30 HL31SB23 SB24 HL32 HL33 SB25 SB26HL34 HL35 SB27 SB28 HL36 HL37 SB29 SB30 HL38 HL39 SB31 SB32 HL40 HL41SB33 SB34 HL42
Конт роль
Рег улювання
Сиг налізація
RS 485
Схема автоматизації процесу виробництва яблучного
соку освітленого

5.

Для вирішення поставленої мети автоматизації процесу виробництва
яблучного соку освітленого, необхідно застосування наступних контурів
регулювання та контролю:
Контури регулювання:
регулювання рівня води в бетонної ванні 2;
регулювання рівня соку у збірнику 27;
регулювання температур пастеризації та охолодження соку у
пастеризаційно-охолоджувальної установці 15;
регулювання температури соку у охолоджувачі 19;
регулювання температур пастеризації соку у пастеризаційно-
охолоджувальної установці 33;
частотне регулювання швидкості руху шнекового відділювача 4 та
транспортера мийної машини 8;
регулювання прозорості освітленого соку у збірнику 21.

6.

Контури контролю:
маси яблук, що поступають на виробництво;
витрат пари та холодної води, розчину пектолітичного препарату та
готового освітленого пастеризованого соку, що йде на фасування;
рівня яблук та соку у збірниках 11, 17, 21, 24, 30;
перепаду тиску на фільтрах 7, 26, 29;
тиску у пресі 14 та в деаераторі 32;
температури в деаераторі 32.
Також використовується дистанційне керування електроприводами
насосів, апаратів виробництва яблучного соку освітленого.

7. У даному проєкті розроблена автоматизована система на базі контролера GE Fanuc Series 90-30 CPU 363

8.

Також використовується наступні
прилади автоматизації:
*Термометр опору ТС-1187-50М.400-В
*Рівнемір буйковий Proservo NMS83
*Датчик тиску Danfoss MBS1750
*Датчик перепаду тиску Premasgard SHD 400-IVA2
*Датчики тиску Yokogawa EJX-A
*Камерна діафрагма типу ДК-6.
*Конвеєрні ваги OHAUS T51P
*Рефрактометр Atago PRM-100α
*Датчик швидкості Electro-Sensors ST420-LT
*Фазовий перетворювач Schneider Electric Altivar 312
*Панель оператора Kinco MT5320C
*Однооборотний електричний виконавчий механізм МЕО 250/10-0,25-92.
*Кнопка керування КУ-220.
*Пускач ПБР-2М.

9.

IC693ALG223- 01
CPU363
PWR
GE Fanuc
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
OK
series 90- 30
IC693ALG223- 02
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
IC693ALG223- 03
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
IC693ALG223- 04
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
IC693MDL940- 01
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
IC693MDL940- 02
A 12 3 4 5 6 7 8
B 12 3 4 5 6 7 8 F
RUN
BATT
24VIN
24VOUT
DO1
DO2
DO3
EXPANSION
DO4
DO5
DO6
DO7
DO8
DO9
DO10
DO11
DO12
DO13
DO14
DO15
DO16
COM
GND
24VIN
COM
GND
GND
COM
CH16
DO16
CH15
DO15
CH14
DO14
CH13
DO13
CH12
DO12
CH11
DO11
CH10
DO10
CH9
DO9
CH8
DO8
CH7
DO7
CH6
DO6
CH5
DO5
CH4
DO4
CH3
DO3
CH2
DO2
CH1
DO1
24VOUT
24VIN
24VOUT
24VIN
24VOUT
CH3
CH4
COM
CH16
CH15
CH14
CH13
CH12
CH11
CH10
CH9
CH8
CH7
CH6
CH5
CH4
CH5
CH6
CH10
CH12
CH14
CH15
COM
GND
FRAME
GND
GND
COM
CH16
B
A
T
T
E
R
Y
CH16
CH15
CH14
CH13
CH12
CH11
CH10
CH9
CH8
CH7
CH6
CH8
CH7
CH9
PORT2
RS485
CH2
CH1
24VOUT
CH3
CH2
CH4
CH3
CH5
PORT1
RS232
CH11
24 VDC
OUTPUT
- 0.8A MAX
2
3
CH13
+
1
OFF
RS–485 COMPATIBLE SERIAL PORT
125 VDC, 50W
802
CH1
~
100- 240 VAC
50/ 60 Hz 90VA
CH2
ON
801
Живлення
~ 220 В, 50 Гц
24VOUT
24VIN
CPU363
24VIN
PS
PORT
P1
P2
CH1
STANDARD
POWER SUPPLY
PROGRAMMABLE CONTROLLER
78 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314
1
3
2
~
Пара
Авт омат захист у
т ипу АК 50Б- 3М
Пара
F
6
10
5
9
7
4
9
8
8
6
7
5
3
805
4
1
A BC
Живлення
804
2
803
Ï î ç.
Í àéì åí óâàí í ÿ
1 Термомет р опору ТС- 1187/ 3- 50М.400- В
ʳë.Ï ðèì ³ò.
1 поз.28а
2 Прог рамований лог ічний конт ролер GE Fanuc Series 90- 30 CPU 363
1
поз.1в
3 Модуль введення аналог ових сиг налів IC693ALG223
4
2
поз.1в
4 Модуль дискрет ног о виходу IC693MDL940
5 Пускач ПБР- 2М
6 Механізм виконавчий елект ричний однооборот ний МЕО 250/ 10- 0,25- 92
поз.1в
1 поз.КМ5
1 поз.28б
Схема з'єднань контуру регулювання температури

10.

Лістинг програми користувача для
ПІД-регулятора для контуру регулювання температури
контролера GE Fanuk ser 90-30 CPU 363 на мові ST
VAR
TempSensor: REAL; (* Значення температури від термометра *)
Setpoint: REAL := 75.0; (* Задане значення температури *)
Error: REAL; (* Помилка регулювання *)
OutputSignal: REAL; (* Вихідний сигнал для виконавчого механізму *)
ActuatorStatus: BOOL := FALSE; (* Статус виконавчого механізму *)
END_VAR
(* Основний цикл програми *)
WHILE TRUE DO
(* Вимірювання температури від термометра *)
TempSensor := ReadTemperature();
(* Розрахунок помилки регулювання *)
Error := Setpoint - TempSensor;
(* Розрахунок вихідного сигналу для виконавчого механізму *)
OutputSignal := PIDController(Error);
(* Керування пускачем і виконавчим механізмом *)
ControlActuator(OutputSignal);
(* Затримка між ітераціями циклу *)
DELAY 1.0 SEC;
END_WHILE
FUNCTION_BLOCK ReadTemperature
VAR
TempSensorValue: REAL; (* Значення температури від термометра *)
END_VAR

11. У даному проєкті були проведені дослідження каналу регулювання «витрата пари – температура в пастеризаційно-охолоджувальній

Розрахунок автоматичної системи
регулювання
У даному проєкті були проведені дослідження каналу регулювання
«витрата пари – температура в пастеризаційно-охолоджувальній
установці 33»
Графіки збурення та
експериментальної перехідної
характеристики
Згладжені графіки вихідної
величини

12.

Результати апроксимації
Порівняльний графік кривих
розгону апроксимованих
Апроксимація моделлю 1-го Апроксимація моделлю 2- Апроксимація моделлю 3-го
моделей
порядку з фіксованим
го порядку з фіксованим
порядку з фіксованим
з фіксованим запізненням
запізненням
запізненням
запізненням
Апрокс. моделлю 1-го
порядку з запізненням,
що визначалось
Апрокс. моделлю 2-го
порядку з запізненням,
що визначалось
Апрокс. моделлю 3-го
порядку з запізненням,
що визначалось
Порівняльний графік кривих
розгону апроксимованих
моделей
з запізненням, що визначалось

13.

Розрахунок оптимальних параметрів настройки
регулятору
Контур управління на мові
візуального програмування
Simulink
Оптимізація за критерієм ІМП
Оптимізація за критерієм ІЗМП
Оптимізація за критерієм ІКП
Оптимізація за критерієм ІЗКП

14.

Коефіцієнти ПІД регулятора,
які отримані при різних
інтегральних критеріях
Перехідні процеси системи управління з ПІД регуляторами,
що розраховані за відповідними інтегральними
критеріями
Параметри якості перехідних процесів відповідно до
інтегральних критеріїв

15. Результати проведених розрахунків складаємо калькуляцію собівартості НДР

Найменування статей
калькуляції
Сировина і матеріали
Статті калькуляціїї собівартості
ДП
Сировина і
Сума, грн.
932,00
Основна заробітна плата
10437,66
Додаткова заробітна плата
1043,77
Єдиний соціальний внесок
2525,91
Амортизація основних засобів
10037,00
Витрати на електроенергію
Накладні витрати
Собівартість
40,45
191,30
25208,09
0%
матеріали
1% 4%
40%
Основна заробітна
плата
41%
10%
4%
Додаткова
заробітна плата
Єдиний
соціальний внесок
Амортизація
основних засобів
Витрати на
електроенергію
Накладні витрати
У проєкті були розглянуті питання охорони праці,
навколишнього середовища.