Модернизация цифровой системы управления процессом пастеризации пива

Статья посвящена решению задач автоматизации пастеризатора в ООО «Пивоваренная компания «Балтика» - «Воронежский пивзавод» для повышения качества управления. Разработана структура системы управления на базе контроллера SIEMENS S7-400, модулей ввода/вывода SM321, SM331, SM322, SM332 и сенсорной панели IEI PPC-5190A. На оборудовании размещены средства локальной автоматизации: датчики температуры SENSYCON PT100; датчики давления Endress+Hauser Cerabar S PMC631, Aplysens 0…10 bar; электромагнитные расходомеры Endress+Hauser; кислородомер HAFFMANS-PENTAIR; кондуктометр Enress+Hauser CLD134-PLC148AB2; клапаны SPIRAX SARCO. Выполнена настройка частотного преобразователя DANFOSS 131B2132 FC-302 для управления насосом для получения возможности работы с малыми потоками пива. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для управляющего контроллера SIEMENS S7-400 (среда Step7) и сенсорной панели IEI PPC-5190A (среда WinCC). Для управления процессом пастеризации предложено реализовать схему комбинированного регулирования температуры пива (расходом пара) с компенсацией возмущения по давлению греющего пара в трубопроводе. Для синтеза алгоритма цифрового комбинированного управления проведена идентификация дискретных динамических моделей канала регулирования (“расход греющего пара – температура пива на выходе из секции пастеризации”) и канала возмущения (“давление пара в трубопроводе подачи теплоносителя – температура пива на выходе из секции пастеризации”). Идентификация моделей каналов выполнена по полученным экспериментальным данным на пастеризаторе с помощью метода наименьших квадратов (МНК). Для расчета настроек цифровых ПИД-регулятора и компенсатора по каналам регулирования и возмущения применен численный метод оптимизации (метод покоординатного спуска). Проведены модельные эксперименты, которые показали, что применение данного алгоритма значительно снижает колебание температуры пива при пастеризации. Для синтеза алгоритма применялись авторские программы идентификации дискретных динамических моделей каналов объекта и оптимизации настроек цифровых регуляторов и компенсаторов. Система управления процессом введена в эксплуатацию.