Разработка системы автоматического управления производственным процессом уваривания утфеля I кристаллизации в вакуум-аппарате

Контроль качества производства сахара-песка проходит на всех стадия приготовления при помощи автоматизации оборудования [1].

Автоматизация технологического процесса позволяет оптимизировать технологический процесс, полностью или в большей степени исключить ручной труд и участие человека, значительно снизить затраты на ремонт и обслуживание оборудования [3, 4]. Для точного соблюдения технологических параметров на всей производственной линии необходима автоматизация производства и широкое внедрение автоматизированных систем управления (АСУ).

Наиболее перспективной является ориентация на использование микропроцессорной техники с использованием цифрового способа преобразования, обработки и хранения информации [6, 7–13].

При проектировании автоматизации технологического процесса производства диффузионного сока при производстве сахара-песка следует предусматривать стабилизацию параметров процесса получения диффузионного сока: температуры, расхода воды, рН диффузионного сока [2].

Основной причиной, вызывающей возникновение несоответствий по показателю выход белого сахара на ОАО «Садовский сахарный завод», является отсутствие системы управления процессом кристаллизации в вакуум-аппарате I продукта А2-ПВ2-Е-60М. Автоматизация процесса уваривания утфеля I позволит сократить расход пара и уменьшить время варки, увеличить выход сахара [1, 2].

Результаты и обсуждение

Проанализировав технологический процесс производства сахара песка на стадии кристаллизации сахарозы, произведен выбор контролируемых параметров [2], представленный в таблице 1.

Таблица 1.

Измеряемые, контролируемые и регулируемые параметры процесса

Table 1.

Measured, controlled and regulated process parameters

Наименование Name	Регламентированные значения Regulated value		Аварийные значения Alarm value
	нижнее lower	верхнее high	нижнее lower	верхнее high
Уровень в вакуум-аппарате, м The level in the vacuum apparatus, m	1,2	2,5	0,5	3,0
Температура утфеля I в вакуум-аппарате, o С The temperature of the massecuite I in the vacuum apparatus, o С	70	76	65	80
Разрежение в вакуум-аппарате, МПа Underpressure in the vacuum apparatus, MPa	0,02	0,34	0,01	0,40
Вязкость утфеля I, Па·с Viscosity of the massecuite I, Pa·s	10	60	5	70
Удельная электропроводность утфеляI, мкСм/см Specific electrical conductivity of the massecuite I, mcS/cm	50	100	40	110

Контроль и управление температурой в контуре 1 осуществляется следующим образом: унифицированный электрический сигнал 0–5 мА с термопреобразователя ТСМУ Метран-274 (позиция 1а)поступает на вторичный прибор Диск-250 (позиция 1б), который осуществляет регистрацию измеряемого параметра(рисунок 1) .

Одновременно с этим сигнал с датчика температуры ТСМУ Метран-274 поступает на вход № 1 блока аналогового ввода АЕY1600 контроллера TSX PREMIUM и блок процессора Р57203М, где происходит обработка сигнала и его сравнение с регламентируемыми значениями параметра. При этом сигнал подается посети Ethernet на рабочую станцию SIMATIC Box PC 840, где регистрируется контроллером НЖМД ST 506/412, контролируется на дисплее DS 36M, а также меняется задание системы управления с помощью клавиатуры MB 167 RS/A.

Управляющее воздействие формируется с помощью процессора Р57203 промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода № 1 блока аналогового вывода АЕY1600 на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (позиция 1в), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0–5 мА в пневматический унифицированный сигнал 20–100 кПа, который подается на мембранный исполнительный механизм регулирующего клапана 25ч38нж (позиция 1г), установленный на линии подачи сиропа в вакуум-аппарат А2-ПВ2-Е-60М через переключатель пневматических цепей Р10А (позиция SА1), осуществляющий выбор режима управления.

Рисунок 1. Функциональная схема автоматизации вакуум-аппарата периодического действия А2-ПВ2-Е-60М

Figure 1. Functional diagram of automation of a vacuum device of periodic action А2-РV2-E-60М

Управление давлением-разрежением в контуре 2 осуществляется следующим образом: унифицированный электрический сигнал 0–5 мА с преобразователя давления-разрежения Мет-ран-100ДИВ (позиция 2а) поступает на вторичный прибор А100 (позиция 2б), который осуществляет регистрацию измеряемого параметра.

Одновременно с этим сигнал сдатчика давления-разрежения Метран-100ДИВ поступает на вход № 2 блока аналогового ввода АЕY1600 контроллера TSX PREMIUM и блок процессора Р57203М, где происходит обработка сигнала и его сравнение с регламентируемыми значениями параметра. При этом сигнал подается по сети Ethernet на рабочую станцию SIMATIC Box PC 840, где регистрируется контроллером НЖМД ST 506/412, контролируется на дисплее DS 36 M, а также меняется задание системы управления с помощью клавиатуры MB 167 RS/A.

Управляющее воздействие формируется с помощью процессора Р57203 промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода № 2 блока аналогового вывода АЕY1600 на электропневматический преобразователь ЭП-1324 (позиция 2в), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0–5 мА в пневматический унифицированный сигнал 20–100 кПа, который подается на мембранный исполнительный механизм регулирующего клапана 25ч38нж (позиция 2г), установленный на линии отвода конденсата через переключатель пневматических цепей Р10А (позиция SА2), осуществляющий выбор режима управления.

Управление уровнем в контуре 3 осуществляется следующим образом: унифицированный электрический сигнал 0–5 мА с радарного уровнемера Rosemount 5600 (позиция 3а) поступает на вторичный регистрирующий прибор

Альфалог 100М (позиция 3б) и далее на вход № 3 блока аналогового ввода АЕY1600 контроллера TSX PREMIUM и блок процессора Р57203М, где происходит обработка сигнала и его сравнение с регламентируемыми значениями параметра. При этом сигнал подается по сети Ethernet на рабочую станцию SIMATIC Box PC 840, где регистрируется контроллером НЖМД ST 506/412, контролируется на дисплее DS 36 M, а также меняется задание системы управления с помощью клавиатуры MB 167 RS/A.

Управляющее воздействие формируется с помощью процессора Р57203 промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода №3 блока аналогового вывода АЕY1600 на усилитель электрического сигнала УЭ-1329 (позиция 3в), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0–5 мА в потенциальный сигнал 220 В, который подается на исполнительный механизм электромагнитного клапана КО 50 (позиция 3г), установленный на линии подачи греющего пара через универсальный переключатель УП-5200 (позиция SА3), осуществляющий выбор режима управления.

Одновременно с этим формируется управляющее воздействие с помощью процессора Р57203 промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода № 4 блока аналогового вывода АЕY1600 на усилитель электрического сигнала УЭ-1329 (позиция 3д), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0 – 5 мА в потенциальный сигнал 220 В, который подается на исполнительный механизм электромагнитного клапана КО 50 (позиция 3е), установленный на линии подачи сиропа в вакуум-аппарат А2-ПВ2-Е-60М через универсальный переключатель УП-5200 (позиция SА4), осуществляющий выбор режима управления.

Контроль и управление значением вязкости в контуре 4 осуществляется следующим образом: унифицированный электрический сигнал 4–20 мА с ротационного вискозиметра РДВ-03 (позиция 4а) поступает на вторичный прибор НВП-03 (позиция 4б), который осуществляет регистрацию измеряемого параметра.

Одновременно с этим сигнал сдатчика вискозиметра РДВ-03 поступает на вход №4 блока аналогового ввода АЕY1600контроллера TSX PREMIUM и блок процессора Р57203М, где происходит обработка сигнала и его сравнение с регламентируемыми значениями параметра. При этом сигнал подается по сети Ethernet на рабочую станцию SIMATIC Box PC 840, где регистрируется контроллером НЖМД ST 506/412, контролируется на дисплее DS 36M, а также меняется задание системы управления с помощью клавиатуры MB 167 RS/A.

Управляющее воздействие в контуре 4 формируется с помощью процессора Р57203

промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода № 5 блока аналогового вывода АЕY1600 на усилитель электрического сигнала УЭ-1329 (позиция 4в), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0 – 5 мА в потенциальный сигнал 220 В, который подается на исполнительный механизм электромагнитного клапана КО 50 (позиция 4г), установленный на линии подачи затравочной пасты универсальный переключатель УП-5200 (позиция SА5), осуществляющий выбор режима управления.

Управление удельной электропроводимостью в контуре 5 осуществляется следующим образом: унифицированный электрический сигнал 4–20 мА с кондуктометра КС-1М-1 (позиция 5а) поступает на вторичный прибор НПЭ-04 (позиция 5б), который осуществляет регистрацию измеряемого параметра, а также вырабатывает управляющее воздействие в виде электрического сигнала, подаваемого на исполнительное устройство электромагнитного клапана КО 50 (позиция 5г), установленный на линии подачи сиропа ввакуум-аппаратА2-ПВ2-Е-60М через универсальный переключатель УП-5200 (позиция SА6), осуществляющий выбор режима управления.

Одновременно с этим сигнал с датчика удельной электропроводимости КС-1М-1 поступает на вход № 5 блока аналогового ввода АЕY1600 контроллера TSX PREMIUM и блок процессора Р57203, где происходит обработка сигнала и его сравнение с регламентируемыми значениями параметра. При этом сигнал подается по сети Ethernet на рабочую станцию SIMATIC Box PC 840, где регистрируется контроллером НЖМД ST 506/412, контролируется на дисплее DS 36 M, а также меняется задание системы управления с помощью клавиатуры MB 167 RS/A.

Управляющее воздействие формируется с помощью процессора Р57203 промышленного микроконтроллера TSX PREMIUM и выдается с выхода №7 блока аналогового вывода АЕY1600 на усилитель электрического сигналаУЭ-1329 (позиция 5д), осуществляющий преобразование токового унифицированного сигнала 0–5 мА в потенциальный сигнал 220 В, который подается на исполнительный механизм электромагнитного клапана КО 50 (позиция 5е), установленный на линии отвода утфеля I кристаллизации из вакуум-аппарат А2-ПВ2-Е-60М через универсальный переключатель УП-5200 (позиция SА7), осуществляющий выбор режима управления

Таким образом, предложен один из вариантов автоматизированного управления процессом уваривания утфеля I кристаллизации в вакуум-аппарате А2-ПВ2-Е-60М при производстве сахара-песка на ОАО «Садовский сахарный завод».

Проанализировав технологический процесс, был произведен выбор параметров, подлежащих контролю, регистрации и управлению, разработана функциональная схема автоматизации, подобраны датчики и вторичные приборы [2, 5].

Так как основным параметром процесса кристаллизации является коэффициент пресыщения, который определяется косвенными методами: вискозиметрическим и кондуктометрическим, предложены электронный кондуктометр КС-1М-1 (рисунок 2) и ротационный вискозиметр РДВ-03 (рисунок 3).

Рисунок 2. Монтажный чертеж электронного кондуктометра КС-1М-1

Figure 2. Mounting drawing of the electronic conductometer KS-1М-1

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примем.
		Летали
1		Прокладка
2		Штуцер
		Стандштные изделия
3		Болт МЫд ГОСТ 7805-70	4
4		Bwm М12 ГОСТ 1481-84	4
5		Гайка М16х8д ГОСТ 5915- 70	4
6		Шайба М16 ГОСТ6402-70	4
7		Шайба М12 ГОСТ 6402-70	4
8		Фланец ГОСТ 12822-81	1
		Материалы
9		Ммь зрмрйтй Н й-532641-81	1	50 м

Item	Designation	Name	Quon!	Remark
		Details
1		Spacer
2		Choke
		Standard wares
3		Bolt M16-8g ГОСТ 7805 70	4
4		Screw M12 ГОСТ I4.81-8t.	4
5		Twtie screw ТПб-Вд ГОСТ 5915-70	4
6		Shm M16 ГОСТ 6*02-70	4
7		Shm M12 ГОСТ6402-70	4
8		Range ГОСТ 12822-81	1
		Materials
9		ММаИеТЗЬ-ЗШ^	1	50m

Также предложена монтажная схема соединения ротационного вискозиметра РДВ-03 кондуктометра КС-1М-1 с вакуум-аппаратом А2-ПВ2-Е-60М.