Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Модернизация автоматизированной системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 4

1
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 6

1.1 Анализ технологических линий и
технологического оборудования производства кондитерской и хлебобулочной
продукции. 6

1.2 Анализ
систем управления технологических линий производства хлебобулочной продукции. 18

1.3 Анализ
систем управления хлебопекарными печами. 20

2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 25

2.1 Анализ системы
автоматизированного управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1. 25

2.2 Разработка технических решений
по модернизации системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1. 29

2.2.1 Выбор регулятора температуры.. 29

2.2.2 Выбор датчика влажности. 38

2.2.3 Выбор контроллера САУ.. 39

2.3  Модельная проверка предложенных технических
решений по модернизации  56

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 80

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАН Н ЫХ ИСТОЧН ИКОВ.. 81

Введение:

В настоящее время
автоматизация и энергосбережение стало приоритетным направлением технической
политики в мире. Это связано, во-первых, с дефицитом основных энергоресурсов,
во-вторых, с возрастающей стоимостью их добычи, в третьих, с глобальными
экологическими проблемами, обозначившимися в последнее время. Энергосбережение
в любой сфере сводится по существу к снижению потерь электрической энергии.

Автоматизация
производственных процессов – основное направление, по которому в настоящее
время продвигается производство во всем мире. Все, что раньше выполнялось самим
человеком, его функции, не только физические, но и интеллектуальные, постепенно
переходят к технике, которая сама выполняет технологические циклы и
осуществляет контроль за ними. Роль человека во многих отраслях уже сводится
лишь к контролеру за автоматическим контролером.

Современный уровень
развития электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств
автоматического регулирования позволяет широко использовать технические
достижения для решения задач автоматизации и механизации. Применение
современных способов регулирования скорости технологических механизмов в
сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное
использование энергетических и механических ресурсов. Из множества решений и
проблем автоматизации, наиболее эффективным является внедрение
частотнорегулируемых асинхронных электроприводов

Тема данной выпускной
квалификационной работы – «Модернизация автоматизированной системы управления
хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1».

Цель выпускной
квалификационной работы – проектирование решений по модернизации
автоматизированной системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1.

 Исходя из темы и цели выпускной
квалификационной работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие
задачи:

– произвести анализ
технологического процесса хлебопекарного производства;

– исследовать технические
характеристики и устройство хлебопекарной печи Г4-ХП-2.1;

– произвести анализ
систем автоматизации работы хлебопекарных печей;

– разработать структуру
автоматизированной системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1;

– произвести обоснование
и выбор необходимых технических средств системы.

Объект исследования –
автоматизированная система управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1.

Предмет исследования –
анализ различных вариантов модернизации 
автоматизированной системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1.

В ходе выполнения данной
выпускной квалификационной работы предполагается получить значительный объем
теоретических и практических навыков, которые будут необходимы в процессе
дальнейшей трудовой деятельности.

Методы исследования,
применяемые в процессе работы:

— метод сравнения;

— метод анализа;

— изучение теоретических
аспектов рассматриваемой тематики;

— разработка практических
рекомендаций.

Практическая значимость
данной работы – конечный результат даст возможность организовать на исследуемом
производственном объекте современную систему автоматизации, которая позволит
обеспечить безопасность производственного процесса и сэкономить материальные
ресурсы предприятия.

Заключение:

В результате написания
выпускной квалификационной работы проведена модернизация автоматизированной
системы управления хлебопекарской печью Г4-ХП-2.1.

Установлено, что автоматизация системы управления в настоящее время
реализована на устаревших регуляторах и устаревшем оборудовании.

В
результате проведенного обзора проведена замена следующего оборудования:

—
Регулятора температуры;

—
Регулятора влажности;

—
Контроллера.

Проведено
исследование системы управления в предварительно выбранной среде имитационного
моделирования Matlab/Simulink. По результатам проведенного исследования установлено, что
оптимальным вариантом является совместное ПИД-регулирование для хлебопекарской
печи. Какого-либо перерегулирования в процессе
управления не возникает. Таким образом, можем говорить о высоких параметрах
качества системы автоматического управления хлебопекарской печью.

В результате написания работы были выполнены следующие задачи:

– произведен анализ
технологического процесса хлебопекарного производства;

– исследованы технические
характеристики и устройство хлебопекарной печи Г4-ХП-2.1;

– произведен анализ
систем автоматизации работы хлебопекарных печей;

– разработано структуру
автоматизированной системы управления хлебопекарной печью Г4-ХП-2.1;

– произведено обоснование
и выбор необходимых технических средств системы.

Фрагмент текста работы:

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ

1.1 Анализ
технологических линий и технологического оборудования производства кондитерской
и хлебобулочной продукции Приготовление хлеба можно
разделить на следующие стадии:

– подготовка сырья к
производству: хранение, смешивание, аэрация, просеивание и дозирование муки;
подготовка питьевой воды; приготовление и темперирование растворов соли и
сахара, жировых эмульсий и дрожжевых суспензий;

– дозирование рецептурных
компонентов, замес и брожение опары и теста;

–  разделка – деление созревшего теста на порции
одинаковой массы;

– формование –
механическая обработка тестовых заготовок с целью придания им определенной
формы: шарообразной, цилиндрической, сигарообразной и др.;

– расстойка – брожение
сформированных тестовых заготовок. После расстойки тестовые заготовки могут
подвергаться надрезке (батоны, городские булки и др.);

–  гидротермическая обработка тестовых заготовок
и выпечка хлеба;

–  охлаждение, отбраковка и хранение хлеба.

Подробная схема
производства хлеба выглядит следующим образом:

– подготовительная
обработка сырья: хранение, перемешивание, аэрационное насыщение, просев и
дозировка муки; подготовительная обработка воды; изготовление и
кондиционирование солевого и сахарного растворов, жировых смесей и дрожжевых
взвесей;

– дозировка рецептурных ингредиентов,
замешивание и брожение закваски и теста;

– порционное разделение
созревшего теста на равновесные куски;

– формование, состоящее в
физической обработке заготовок из теста для обретения ими конкретной формы
(используется при производстве формового хлеба);

– расстаивание, которое
заключается в брожении готовых тестовых заготовок. В некоторых случаях после
этого этапа заготовки подвергают надрезанию (батон и пр.).

– гидротепловое
воздействие на заготовки, выпекание;

– остывание и хранение
полученной продукции.

Первичные этапы
технологической схемы производства хлеба осуществляются при использовании
комплексного оснащения для сохранности, транспортировки и подготовки
разнообразного сырья. Хранят его в мешочной таре, бункерах. Транспортируют
сырье нориями и конвейерами. Жидкий сырьевой материал качают насосами.
Подготовку сырья для производства хлеба выполняют за счет сеялок, мешалок,
магнитных агрегатов, фильтровального и дополнительного оборудования. До начала
производства разносортную муку перемешивают в различных соотношениях для
повышения ее хлебопекарных свойств. С этой целью используют специализированные
агрегаты – шнековые смесители-дозаторы.

Замешивание теста – самая
главная операция в технологии производства пшеничного хлеба, от которой в
основном зависит последующее протекание техпроцесса и качество продукции. Замес
осуществляется в тестомесильной машине с подкатывающимися дежами, при этом в
нее водят в необходимом объеме ингредиенты, которые формируют тесто. В дежу
тестомеса наливают воду с температурой 27 °С, добавляют дрожжи и всыпают муку,
при этом все интенсивно перемешивают до однородной массы, затем опару оставляют
на брожение. Первый момент ее опадания является показателем готовности. При
замешивании теста в опару вводят оставшийся объем муки и воды, положенные по
рецепту. Замес продолжается около 9 мин. Потом тесто снова оставляют бродить
1,0…1,5 ч, регулярно обминая для удаления из него оксида углерода и улучшения
тестовой структуры.

Следующим процессом в
технологической линии производства хлеба является выгрузка выбродившего теста в
приемочную воронку тестоделительного аппарата и направление его на разделку.
Данная операция заключается в разделении теста на порции, их округление,
первоначальная расстойка, формовка заготовок и заключительная их расстойка.

Из оборудования для
производства хлеба для разделки теста на порции используется специальная
делительная машина. После разделения кусковое тесто быстро округляют на
округлительном агрегате и оставляют на 5 мин. в покое для предварительной
расстойки, позволяющей повысить физические качества хлеба, улучшить пористость
и увеличить объем. По завершении формовки заготовки теста ставятся на
заключительную расстойку для восстановления нарушенной тестовой структуры и
обеспечения ее высокого разрыхления.

Оба вида тестовой
расстойки на линиях производства хлеба происходят в расстоечных шкафах. При
этом инженер-технолог следит за соответствием теплового и влажностного
параметров в шкафах: 38…43 °С и влажность – 75…85 %. Длительность расстойки
обычно составляет 50 мин.

Главная сложность при
механизировании технологического процесса производства хлеба – налипание теста
к рабочим элементам тесторазделочной аппаратуры, что обуславливает получение
продукции с неравномерной поверхностью. Для предотвращения этого явления
рабочие органы оборудования при разделывании теста традиционно посыпают мукой в
количестве 1,5 % от общего объема использования. Минусом такого решения является
ухудшение санитарно-технического состояние цеха, что не допустимо согласно
нормам санпин производства хлеба. Поэтому в последнее время данный способ стали
заменять обработкой рабочих органов искусственными смолами, тефлоном и
аналогичными водоотталкивающими веществами или обдуванием рабочих элементов
теплым воздухом.