· точное дозирование компонентов;
· температура вальцов пятивальцовой мельницы, т.к. из-за трения происходит повышение температуры, что является нежелательным явлением, поэтому внутри вальцов циркулирует холодная вода для их охлаждения и предотвращения нагрева массы;
· давление в гидроцилиндрах пятивальцовой мельницы, с помощью которого происходит регулирование зазора между вальцами, что очень важно когда нужно получить на выходе частицы заданного размера.
При наполнении емкости какао-тертого Е1 необходимо контролировать уровень от 0,1 до 0,4 м. При несоблюдении этого условия произойдет прекращение подачи компонентов, что приведет к нарушению рецептуры или произойдет переполнение бункера, что приведет к потере компонентов смеси. Во избежание этого на бункере необходимо установить датчик уровня, который будет подавать сигнал на сигнализатор уровня. При достижении верхнего или нижнего уровня, датчик подаст сигнал на отключение или включение двигателя насоса Н1.
Емкость оборудована рубашкой, чтобы поддерживать температуру какао тертого в пределах от 60 до 700С. Несоблюдение приведет к нарушению рецептуры. Автоматическое регулирование температурных режимов можно обеспечить путем управления сливом воды из обогревающих рубашек-сборников: температура измеряется датчиком, соединенным с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, управляющий стоком воды из рубашки.
Регулирование температуры в смесителе можно обеспечить путем изменения расхода греющего агента в зависимости от температуры внутри смесителя. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, поддерживается температура в пределах 62-670С, необходимая для требуемой пластификации массы.
Для контроля, регистрации и индикации между датчиками и исполнительными механизмами устанавливается единый микропроцессорный контроллер. Поступающий сигнал сравнивается с верхними и нижними предельными значениями и вырабатывается управляющий сигнал.
Дозирование компонентов происходит объемным способом с помощью шестеренчатых насосов-дозаторов и ленточного дозатора. Регулирование расхода компонентов происходит при помощи частотного преобразователя, управление ведется с помощью универсального контроллера. Количество компонентов определяется частотой вращения рабочих органов дозаторов. Соотношения компонентов в рецептуре устанавливаются задатчиками в пределах (кг/ч): по сахару-песку 160…170, какао-маслу и какао тертому 60…300.
Регулирование температуры в валках можно обеспечить путем изменения расхода охлаждающего агента в зависимости от температуры внутри валка. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, поддерживается температура в пределах 20-280С, необходимая для безотказной работы машины.
Для регулирования степени измельчения продукта необходимо изменять зазор между валками. Зазор можно регулировать с помощью изменения давления в гидроцилиндрах в гидравлической системе прижатия валков. Измерения производятся для каждой стороны валков отдельно в трех парах гидроцилиндров. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, регулируется подача масла, нагнетаемого гидравлическим насосом.
Составляем технологическую карту параметров, таблица 1.
Таблица 1 – Технологическая карта параметров процесса приготовления смеси
| Аппарат | Параметр | Функции системы автоматизации | ||
| Наименование и размерность | Номинальное значение | Предельные значения | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Сборник какао-тертого | Температура подаваемого компонента, 0С | 65 | 60…70 | Показание, регулирование с помощью контроля слива теплоносителя из рубашки |
| Уровень подаваемого компонента, м | 0,3 | 0,1…0,4 | Показание, сигнализация, отключение и включение двигателя насоса | |
| Дозаторы | Расход какао-тертого, кг/ч | 165/200 | 60…300 | Показание, регистрация, регулирование с помощью изменения частоты вращения |
| Смеситель | Температура смеси, 0С | 65 | 62…67 | Показание, регулирование с помощью изменения расхода греющего агента |
3. Выбор технических средств и описание схемы автоматизации
Для контроля температуры в качестве первичного преобразователя выбираем термометр сопротивления, измерение которого основано на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры. В качестве чувствительного элемента используется медь; это очень удобно так как она имеет низкую стоимость, высокий температурный коэффициент электрического сопротивления, ее легко получают в чистом виде. Термометры сопротивления являются предпочтительными для небольших температур, имеют высокую точность и надежность.
Термометр сопротивления выбираем типа ТСМУ – Метран – 274 с унифицированным выходным сигналом; это более выгодно, так как не требуется устанавливать нормирующий преобразователь.
Уровень измеряется гидростатическим уровнемером Метран – 100 – ДГ тип 1531 с унифицированным выходным сигналом. Принцип его действия основан на измерении давления столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. Использование уровнемера этого типа также более выгодно, так как не требуется устанавливать нормирующий преобразователь.
Для контроля давления в качестве первичного преобразователя выбираем датчик для измерения избыточного давления серии Метран – 43 – ДИ 3173 с унифицированным выходным сигналом. Эти манометры достаточно широко распространены в пищевой промышленности. Также такой датчик имеет достаточный диапазон измеряемых давлений, что является важным, так как рецептур очень много и все они подразумевают различную степень измельчения шоколадной массы, а, следовательно, различный зазор между вальцами, который регулируется с помощью различных значений давлений. Для измерения температуры вальцов выбираем термоэлектрический термометр ТХАУ – 205 с унифицированным выходным сигналом. Он измеряет температуру по величине термо- ЭДС, возникающей в цепи из двух разнородных проводников. Термопара градуировки ТХАУ (термопара хромель – алюмель) имеет высокую стойкость и хорошую линейность.
Управление процессом осуществляется с помощью микропроцессорного многофункционального прибора Ш-9329.
Он предназначен для сбора, обработки информации, реализации функций контроля, программологического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок, систем учета тепла и энергоресурсов.
Прибор предназначен для измерения температуры, давления и других физических величин. Он отображает текущую архивную информацию в цифровом виде, в виде графиков и диаграмм.
Технические характеристики: имеется цветной или монохромный графический 5,7” дисплей; П3- или ПИД- регулирование; интерфейс RS232/485; память: гибкий магнитный диск (FDD), CompactFlash; исполнение: искробезопасноек; количество каналов: 16;32.
Входной сигнал: термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические преобразователи, а также другие источники сигнала в виде тока, напряжения или сопротивления. Погрешность 0,1%.
Частотные преобразователи серии СТ-2004V предназначены для построения частотно-регулируемых приводов. Управление ведется векторным способом с помощью ШИМ-модуляции. Диапазон регулирования скорости 1:100. Точность регулирования ±1%. Имеется автонастройка, ограничение скорости, торможение, ПИД-регулятор, аналоговый выход и интерфейс RS-232. Дисплей информирует о частоте, напряжении тока, крутящем моменте, значениях установок, кодов и ошибках.
Преобразователи обеспечивают защиту по мощности, напряжению, перегрузок по току, перегрева и превышения предельной скорости.
Температура какао-тертого в ёмкости Е1 измеряется с помощью термометра сопротивления ТСМУ Метран – 274 с унифицированным выходным сигналом. С него унифицированный выходной сигнал (0…5 мА) поступает на аналоговый вход микропроцессорного многофункционального прибора Ш-9329. С прибора управляющий сигнал поступает на исполнительный механизм с электроприводом типа 25ч939нж, установленный на трубопроводе слива воды, которая является теплоносителем.
Эта схема работает следующим образом. При повышении заданной температуры воды клапан отрывается, при понижении – закрывается.
Уровень жидких компонентов в емкости Е1, измеряется гидростатическим уровнемером Метран – 100 – ДГ, вырабатывающим выходной унифицированный сигнал в виде 0…5 мА. Этот сигнал поступает на многофункциональный прибор Ш-9329, который осуществляет сравнение сигнала, с его заданным верхним и нижнем предельным значением и вырабатывает управляющий сигнал. Управляющий сигнал поступает на электродвигатель насоса, установленный на трубопроводе подачи компонентов в Е1.
Температура массы в смесителе С измеряется с помощью термометра сопротивления ТСМУ Метран – 274 с унифицированным выходным сигналом. С него унифицированный выходной сигнал (0…5 мА) поступает на аналоговый вход микропроцессорного многофункционального прибора Ш-9329. С прибора управляющий сигнал поступает на исполнительный механизм с электроприводом типа 25ч939нж, установленный на трубопроводе установленный на трубопроводе подачи воды, которая является теплоносителем.
Эта схема работает следующим образом. При повышении заданной температуры воды клапан закрывается, при понижении – открывается.
Температура массы в пятивальцовой мельнице ПМ измеряется с помощью термоэлектрического термометра ТХАУ-205. С него унифицированный выходной сигнал (0…5 мА) поступает на аналоговый вход микропроцессорного многофункционального прибора Ш-9329. С прибора управляющий сигнал поступает на исполнительный механизм с электроприводом типа 25ч939нж, установленный на трубопроводе подачи воды, которая является хладагентом.