Схема автоматического регулирования продолжительности выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры (стр. 17 из 24)

Во второй период выпечки происходит интенсивное углубление зоны испарения и дальнейшее образование корки за счет влагоотдачи в окружающую среду. При углублении зоны испарения прогрев внутренней части изделия обусловливается температуропроводностью мякиша и температурным градиентом, величина которого определяется постоянной температурой поверхности испарения и снижением температурного поля по направлению к центру. В этот период интенсивность теплообмена резко снижается, так как менее интенсивный теплообмен мало влияет на прогрев изделия, но зато снижает потери теплоты от упека, которые достигают общего расхода теплоты на выпечку. Снижение интенсивности теплообмена во второй период выпечки достигается сведением до минимума излучения на открытую поверхность изделия или полным его исключением с одновременным уменьшением температуры среды пекарной камеры.

Таким образом, качество выпекаемой продукции и расход тепла на выпечку определяется временем ее пребывания в каждой зоне и режимными параметрами внутри пекарной камеры.

Рассмотрим порядок включения и выключения всех механизмов печи. После подключения механизмов печи к питающей сети необходимо выставить требуемое задание температур по зонам пекарной камеры и включить электронагреватели. При достижении температур в зонах пекарной камеры до заданных следует включить конвейер пода печи и установить необходимое время выпечки, обеспечить подачу пара в зону пароувлажнения. Температуры в зонах пекарной камеры и продолжительность выпечки выставляется в соответствии с технологическими требованиями на изделие. После этих процедур можно загружать конвейер тестовыми заготовками, для транспортирования их в пекарную камеру. Удаление паро-воздушной среды из пекарной камеры может осуществляться принудительно при помощи вентилятора или за счет естественной тяги. При выходе из пекарной камеры первых выпеченных изделий необходимо включить механизм опрыскивания

готовой продукции и механизм очистки ленты. После последних

действий все механизмы печи включены и в таком состоянии печь работает длительное время (несколько часов, смена и т.д.).

Отключение механизмов печи осуществляется в следующей последовательности. Сначала отключаются электронагреватели, а при снижении температуры следует отключить все оставшиеся механизмы печи.

При работе установки могут возникнуть аварийные режимы: неисправность привода конвейера, неисправность электронагревателей. Такие аварийные режимы могут возникать при механических повреждениях кинематической цепи и при срабатывании защит. При неисправности привода конвейера необходимо сразу же отключить электронагреватели, чтобы избежать сгорания выпекаемой продукции, а также отключить все механизмы печи. При неисправности электронагревателей необходимо сразу же прекратить загрузку тестовых заготовок. При возникновении какой-либо другой неисправности нужно отключить печь, устранить неисправность и включить печь по алгоритму, описанному выше.

8.2 Разработка алгоритма управления

Составим алгоритм управления хлебопекарной печью (рис. 8.1).

В блоках 1, 2, 3 производится подача напряжения на пуско-регулирующую аппаратуру механизмов печи и электронагреватели (F1=1, F2=1, F3=1, F4=1, F5=1), задание температурного режима по зонам печи (Т=Т₁) и включение электронагревателей (SB21=1).

В блоке 5 происходит выдержка времени нагрева печи до заданной температуры Т₁.

В блоках 6, 7 происходит включение привода конвейера (SB17=1), заданного времени выпечки (t=t₁) и включение вентилятора (SB18=1).

В блоке 8 происходит выдержка времени до появления первых выпекаемых изделий (И=1).

В блоках 9 происходит включение механизма опрыскивания готовой продукции (SB19=1) и механизма очистки ленты (SB20=1).

В блоке 10 происходит выпечка хлебобулочных изделий до конца рабочего дня (смены и т.д.).

Блоки 10, 12, 13, 14 описывают отключение механизмов печи: очистки ленты (

), опрыскивания готовой продукции ( ), вентилятора ( ), конвейера ( ) и электронагревателей ( ).

8.3 Разработка функциональной и логической схемы

8.3.1 Разработка функциональной схемы

Функциональная схема автоматизации хлебопекарной печи А2 – ХПА – 25 представлена в графической части проекта (лист 7). На схеме приняты обозначения технологического оборудования:

1 – ленточный конвейер;

2 – щетка очистки ленты;

3, 4, 5, 6 – электронагреватели температурных зон печи;

7 – вентилятор;

8 – механизм опрыскивания готовой продукции.

Схемой предусмотрены четыре контура контроля и регулирования температуры по зонам пекарной камеры, а также коррекция времени выпечки по температуре во второй зоне. Стабилизация давления пара, подаваемого в зону увлажнения, осуществляется регулятором прямого действия. В качестве измерительных приборов температуры применены термометры сопротивления (ТЕ). Устройством, формирующим законы регулирования температуры, является программируемый контроллер (ПК). В ПК сводятся сигналы задания температуры (ТН) и сигналы обратных связей (ТЕ). Выходы регуляторов температуры подключены к управляющим тиристорных регуляторов напряжения (NC), которые изменяют выходное напряжение в пределах 0…380В. При изменении напряжения, прикладываемого к электронагревателям, изменяется количество выделяемого тепла и следовательно температуры в пекарной камере.

Контур регулирования температуры в нулевой зоне пекарной камеры построен следующим образом: термометр сопротивления (1-1), температурный модуль ПК (1-2), модуль ПИД регулирования ПК (1-4), регулятор напряжения (1-5) и электронагревателей 0-ой зоны (3).

Задание температуры происходит с потенциометра (1-6), расположенного на пульте управления. Контроль температуры осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (1-3), расположенного на пульте управления и соединенными с аналоговым выходным модулем ПК. Температурный модуль ПК (1-2) производит преобразование значения сопротивления терморезистора в унифицированный сигнал 0…10 В, прропорциональный температуре.

Аналогичным образом построены контура регулирования температуры 1-ой, 2-ой и 3-ей температурных зон пекарной камеры.

Как говорилось выше, в схеме автоматизации предусмотрена коррекция скорости движения конвейера печи по температуре во второй зоне пекарной камеры.

Подолжительность выпечки задается с потенциометра (3-9), расположенного на пульте управления. Закон коррекции реализуется на ПК с помощью стандартного ПИД регулятора (3-7), реализующего пропорциональный закон регулирования (постоянная времени дифференцирования принята равной нулю, а постоянная времени интегрирования – бесконечности). На суммирующий вход преобразователя частоты (3-8) заведены сигнал задания продолжительности выпечки и сигнал с выхода регулятора температуры (3-7). Таким образом, скорость движения конвейера пропорциональна сигналу задания и температуре во 2-ой зоне пекарной камеры.

Заданный алгоритм включения и выключения электроприемников осуществляет логическая схема NY, реализованная с помощью программируемого контроллера. Схема также обеспечивает сигнализацию о включении (выключении) электроприемников (НА), аварийную звуковую сигнализацию (А) и местное освещение в пекарной камере. Сигналы о включении (выключении) электроприемников поступают на входы ПК с кнопок управления (НА), расположенных на пульте управления. Эти сигналы обрабатываются по программе, заложенной в ПК, и преобразуются в выходные сигналы, поступающие на магнитные пускатели (NS), регуляторы напряжения (NC) и преобразователь частоты (NC). Логическая схема устройства управления будет составлена позже.

8.3.2 Разработка логической схемы

Логическая схема автоматизации должна обеспечит заданный алгоритм включения и выключения электроприемников. Логическая схема имеет входные, выходные и промежуточные сигналы., поступающие из пульта управления, а также кнопок управления, расположенных в начале и конце пекарной камеры.

Т. к. входные сигналы поступают от кнопок, то назовем эти сигналы также, как и соответствующие кнопки.

К входным сигналам относятся:

SB16 – «ПУСК».При поступлении этого сигнала должна собираться схема управления;

– «СТОП». При поступлении этого сигнала в логическую схему должны отключиться электронагреватели и все механизмы печи;

– «КОНВЕЙЕР ВЫКЛ.». При поступлении этих сигналов в схему управления отключается привод конвейера;

SB17 – «КОНВЕЙЕР ВКЛ». Сигнал включает привод конвейера;

SB18 – «ВЕНТИЛЯТОР ВКЛ.». При поступлении сигнала в схему управления включается вентилятор отсоса паро-воздушной среды из зоны пароувлажнения;

– «ВЕНТИЛЯТОР ВЫКЛ.». Сигнал выключает вентилятор;

QF1 – Сигнал, снимаемый с автоматического выключателя QF1, подключающего электродвигатель вентилятора к сети;

SB19 – «ЩЁТКА ВКЛ.» При подаче этого сигнала в схема управления включается механизм очистки ленты;

– «ЩЁТКА ВЫКЛ.»;

QF2 – Сигнал, снимаемый с автоматического выключателя QF2, подключающего электродвигатель механизма очистки ленты к сети;