Разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологического оборудования минипекарень

С_ОКР=С_0*К_СЛ=С_0*q_Ti*К_СЛi= С_0*(T_0i/Т_ПР)К_СЛi,

где С₀ - стоимость разработки привода-аналога.

С₀ = 80000 руб.

С_ОКР = 80000ґ(450ґ1,3+600ґ1,6+250ґ1,6+2000ґ2,0+1500ґ2,0+

+1000ґ1,6+500ґ1,6+250ґ1,6+4500ґ2,0+350ґ2,0+200ґ1,6+

+200ґ1,6+400ґ1,3)/11844,615 = 152677 руб.

Определение длительности этапов и построение календарного графика разработки СУ

Определим длительность этапов разработки:

Т_Цj=Т_Ц*К_ПАРj*К_ПЕРj/А, [кварталы],

где К_ПАРj , К_ПЕРj -коэффициенты параллельности и возможных перерывов в работах по проектируемому приводу на j^ом этапе (взяты из таблиц).

Коэффициент А рассчитывается по формуле:

А=(К_ПАРj*К_ПЕРj+ К_ПАРj+1*К_ПЕРj+1)К_ПАРj,j+1 -К_ПАРj*К_ПЕРj =

=(1.4ґ1.25+1.25ґ4.6)ґ0.85+(1.25ґ4.6+3.2ґ2)ґ0.6+(3.2ґ2+1.7ґ3.15)ґ0.6+

+(1.7ґ3.15+1.9ґ2.3)ґ0.82-(1.25ґ4.6+3.2ґ2+1.7ґ3.15) = 11,1875

После подстановки соответствующих коэффициентов получим длительности этапов разработки:

Т_Ц1=0,626 Т_Ц2=2,056 Т_Ц3=2,288 Т_Ц4=1,915 Т_Ц5=1,562

Найдём совместную длительность двух смежных этапов с учётом параллельности выполнения работ во времени:

Т_Цj,j+1= К_ПАРj,j+1(Т_Цj +Т_Цj+1)

Т_Ц1,2=2,28 Т_Ц2,3=2,606 Т_Ц3,4=2,522 Т_Ц4.5=2,851

Исходя из полученных значений длительности основных этапов ОКР по разработке соответствующего объекта и с учётом того, что длительность разработки в целом равна Т_Ц, а степень параллельности этапов во времени должна соответствовать значениям К_ПАРj,j+1,строим предварительный календарный график разработки объекта (см.рис.8.1):

Рисунок 8.1 - Календарный график разработки объекта

Расчет распределения трудоемкости этапов по календарным периодам и построение графика готовности разработки СУ на конец календарного периода

По данным расчёта трудоёмкости этапов ОКР и календарного графика опреде­ляется распределение трудоёмкости этапов по календарным периодам (кварталам), суммарная трудоёмкость разработки объекта на каждый календарный период и пока­затель готовности (D_гот, %) разработки на конец календарного периода (см. таблицу 8.4). Считается, что трудоёмкость каждого этапа распределяется по времени равно­мерно.

Таблица 8.4 - Распределение трудоёмкости этапов по календарным периодам (кварталам), суммарная трудоёмкость разработки объекта на каждый календарный период и пока­затель готовности (D_гот, %) разработки на конец календарного периода

График показателя D_гот приведён ниже (см. рис.8.2):

D_готґ10^-2 , %

Кварталы

Рисунок 8.2 - Пока­затель готовности разработки на конец календарного периода

Расчет распределения материальных затрат и фонда основной заработной платы по календарным периодам

Из таблиц определяется общая стоимость каждого этапа ОКР С_ОКРj, а затем для каждого этапа рассчитываются статьи затрат на материалы и основную заработную плату работников и их распределение по календарным периодам (кварталам).

Таблица 8.5 - Материальные затраты

Таблица 8.6 - Фонд основной заработной платы

Распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам (кварталам) показаны в виде диаграмм (см. рис.8.3).

Рисунок 8.3 - Распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам (кварталам)

Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда и окружающей среды: безопасность труда при работе с расстойным шкафом

В нашей стране вопросам охраны труда и окружающей среды уделяется особое внимание. Правительством России поставлена задача дальнейшего повсеместного улучшения условий труда за счет автоматизации и механизации производственных процессов, а также применения на предприятиях современных средств техники безопасности.

Цель настоящего дипломного проекта заключается в обеспечении улучшения качества выпекаемых изделий, уменьшении процента брака и снижении трудоемкости и сложности операции расстойки тестовых заготовок.

Проектируемый система управления предназначена для расстойного шкафа, входящего в минипекарню (см. план помещения на чертеже), имеющую в своем составе следующие виды оборудования для выпечки хлебобулочных изделий:

• месильная машина для замеса опары с объемным дозатором муки и дозировочной станцией для жидких компонентов;

• агрегат для брожения опары;

• месильная машина для замеса теста;

• тестоделительная машина;

• округлитель;

• закаточная машина;

• расстойный шкаф;

• хлебопечь.

Анализ опасностей и вредностей

Проведем анализ опасностей и вредностей имеющих место при работе с расстойным шкафом в составе минипекарни.

На основе анализа технологических процессов данного производства можно выделить вредности и опасности присущие ему. Таковыми являются:

• технологическое оборудование;

• электроприборы и электропроводка;

• плохие метерологические условия на рабочих местах (температура, влажность и т.п.);

• шум и вибрации;

• недостаточная освещенность на рабочих местах.

Исходя из этого, следует уделить большое внимание обеспечению безопасности работы технологического оборудования, электробезопасности, нормативных метеорологических условий на рабочих местах, а также защитным мероприятиям от шума и вибраций, обеспечению необходимой освещенности на рабочих местах.

Далее рассмотрены некоторые меры и требования по обеспечению безопасности труда при работе с расстойным шкафом.

Безопасность работы технологического оборудования

Общие требования безопасности к конструкции производственного оборудования установлены в ГОСТ 12.2.003-74 “ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности”.

Конструкция расстойного шкафа обеспечивает защищенность персонала пекарни от взаимодействия с агрегатами, опасными для человека, среди которых:

• нагревательные элементы (ТЭНы);

• парогенератор;

• циркуляционный вентилятор;

• насос;

• блоки системы управления.

Все эти агрегаты собраны под защитным кожухом в верхней части расстойного шкафа.

Сигналы о неисправностях расстойного шкафа подаются на его пульт управления и дублируются звуковым сигналом с одновременным отключением оборудования. То же происходит при отключении воды. Проектируемая система управления предотвращает перегрев ТЭНов выше критической температуры и повышение или понижение уровня воды в камере парогенератора за критические отметки, что могло бы привести к аварийной ситуации.

Все это исключает эксплуатацию расстойного шкафа в неисправном и опасном для персонала хлебопекарни, состоянии.

Электробезопасность

На основе Правил устройства электроустановок (ПУЭ-92) помещение цеха, где производится выпечка хлеба по степени опасности поражения электротоком относят к помещениям особо опасным, так как температура в цехе t>30°С, влажность воздуха j>75%, полы в помещении токопроводящие. Поэтому необходимо принять особые меры электробезопасности, исходя из требований ГОСТ 12.2.007.0-75 “ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности”; ГОСТ 12.1.030-81 “ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление”.

Вся электропроводка проведена в защищенных от человека местах, что исключает возможность повреждения ее изоляции персоналом пекарни. Расстойный шкаф и проектируемая система управления для него выполнены так, чтобы их токоведущие части были не доступны для случайного соприкосновения и изолированы. Это достигается защитными ограждениями, блокировкой аппаратов, защитными заземлениями. При снятии кожухов предусмотрена электрическая блокировка.

По технологическим требованиям для электропитания расстойного шкафа используется четырехпроводная сеть, так как она обеспечивает два рабочих напряжения - линейное (380В) для силовых цепей и фазное (220В) для цепей управления. Исходя из требований безопасности и в связи с невозможностью обеспечить хорошую изоляцию электроустановок из-за высокой влажности в помещении, используется сеть с заземленной нейтралью. Несмотря на то, что в период нормального режима работы сети она является более опасной по условиям прикосновения к фазному проводу, в аварийный период, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с заземленной нейтралью менее опасна.

В трехфазных четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью заземление не обеспечивает защиты. При фазном напряжении U_ф=220В ток однофазного короткого замыкания

I_з = U_ф / (R_з + R₀) = 220 / (4 + 4) = 27,5 А,

а напряжение на заземленном корпусе

U_з = I_з ґ R_з = 27,5 ґ 4 = 110 В.

Корпуса оборудования будут находится под опасным напряжением, не смотря на то, что они заземлены. Поэтому для защиты людей в таких случаях используется не заземление, а зануление, принцип работы которого приведен на чертеже.

Зануление - это способ защиты от поражения током автоматическим отключением поврежденного участка сети и одновременно снижением напряжения на корпусах оборудования на время, пока не сработает отключающий аппарат. Для этого металлические нетокопроводящие части расстойного шкафа, которые могут оказаться под напряжением, соединяются с нулевым защитным проводником, идущим к нейтральной точке обмотки трансформатора с глухозаземленной нейтралью.

Цепь зануления (трансформатор - фазные провода - защитные нулевые проводники - трансформатор) имеют весьма малое сопротивление ( < 1 Ом). При замыканиях на корпус ток короткого замыкания, проходящий по этой цепи, достигает сотен ампер.

Основное требование безопасности к занулению заключается в том, чтобы обеспечить срабатывание защиты за доли секунды при замыканиях на корпус. Для надежного и быстрого отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания I_кз превосходил номинальный ток отключающего автомата:

I_кз і k ґ I_ном,

где I_ном - номинальный ток отключения автомата,

k - кратность тока короткого замыкания относительно тока отключения автомата.

Для отключающих автоматов с тепловым расцепителем с обратно зависимой от тока характеристикой k = 3.

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

где Z_т - полное сопротивление трансформатора;

Z_ф - полное сопротивление фазного провода;

Z_нп - полное сопротивление нулевого провода;

Полная проводимость нулевых защитных проводников во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного провода или в переводе на сопротивления:

Z_нп Ј Z_ф

В нашем случае:

k = 3;

I_ном = 100 А;

Z_т = 0,5 Ом;

Z_ф = 0,4 Ом;

Z_нп = 0,1 Ом.

Тогда:

Следовательно условие 330 і 3 ґ 100 выполняется и отключение при замыкании произойдет надежно и быстро.

Для повышения эффективности системы зануления особое внимание уделяется надежности металлической связи корпуса расстойного шкафа с заземленной нейтралью источника питания через нулевой провод.

Исправность изоляции - это основное условие безопасности эксплуатации и надежности электроснабжения. В сетях с заземленной нейтралью большую роль играет состояние изоляции. При плохом ее состоянии могут происходить замыкания на землю (корпус) и короткие замыкания. Поэтому, для обеспечения безопасности, сопротивление изоляции должно быть R_из > 0,5 МОм.

Согласно ГОСТ 12.3.019-80 “ ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности” необходимо выполнять замеры на исправность зануления электроустановок и проводить периодический контроль изоляции по ее сопротивлению.

Обеспечение на рабочих местах нормативных метерологических условий

Метерологические условия характеризуются следующими показателями:

• Температура окружающего воздуха в помещении;

• Относительная влажность;

• Скорость движения воздуха в помещении;

• Интенсивность теплового излучения;

• Температура поверхностей, ограждающих рабочую зону.

Эти показатели оказывают влияние на здоровье и работоспособность обслуживающего персонала цеха.

Помещение, где выпекается хлеб, имеет избыток тепла. По сравнению с оптимальными параметрами наблюдается превышение температуры на 4 - 6 °C и относительной влажности на 15 - 30%.

Нужный микроклимат достигается наличием приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающей необходимый воздухообмен и теплоизоляцию.

Нормирование производственного микроклимата осуществляется по ГОСТ 12.1.005-88 “ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”. Работы, выполняемые в хлебопекарном цеху, относят к категории средней тяжести IIa. Энергозатраты, связанные с выполнением этих работ, составляют до 1050 кДж (250 кКал).

С целью улучшения общего микроклимата применяется общеобменная вентиляция, которая обеспечивает температуру в помещении не выше 27 °C при относительной влажности воздуха не более 65 %.

Вентиляция обеспечивает в теплый период года удаление теплоизбытков из производственного помещения и поддержание допустимой температуры воздуха в рабочей зоне. Допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений для постоянных рабочих мест и категории работ средней тяжести IIa приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.7

Нормированные значения параметров среды в рабочей зоне для категории работ средней тяжести IIa и постоянных рабочих мест

Кроме этого предусмотрена местная вытяжная вентиляция (см. чертеж) над расстойным шкафом, хлебопечью, так как в них происходит сильное выделение энергии, и над агрегатами, в которых производится разделка, округление и закатка теста, так как на этих операциях происходит обсыпка теста мукой.

Поскольку, в целях профилактики тепловых травм, температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должна превышать 45°С, расчитаем необходимую толщину теплоизоляции для расстойного шкафа.

Его стенки выполнены из стальных листов из стали 30ХГСА толщиной

d_ст = 0.001 м,

имеющих коэффициент теплопроводности

l_ст = 45 Вт/(м*гр).

Теплоизоляционный материал представлен пенополиуретаном, для которого коэффициент теплопроводности

l_из = 0,10 Вт/(м*гр).

Ее толщину определяем по формуле:

где a₁ и a₂ - общие коэффициенты теплоотдачи соответственно к внутренней поверхности стенок и от наружной их поверхности, согласно справочным данным

a₁ = a₂ = 10 Вт/(м²*гр);

k - коэффициент теплопередачи из рабочего пространства агрегата в окружающую среду:

k = q_пот/(t_р - t_в)

при максимальной температуре рабочего пространства расстойного шкафа

t_р = 75 °C

и температуре воздуха окружающей среды

t_в = 25 °C

q_пот - удельные тепловые потери стенками:

q_пот = a₂ * (t_ст - t_в),

Интенсивность теплового облучения работников от нагретых поверхностей технологического оборудования не должна превышать 100 Вт/м² при облучении не более 25% поверхности тела.

В этой связи температура стенок

t_ст = q_пот / a₂ + t_в

т.е. t_ст = 100 / 10 + 25 = 35 °С

что меньше допускаемой температуры наружной поверхности стенок расстойного шкафа t_{ст доп} = 45°C

Следовательно принимаем

q_пот = 100 Вт/м²

Отсюда

k = 100/(75 - 25) = 2 Вт/(м²*гр)

и

Таким образом, толщина теплоизоляции, обеспечивающая 35°C на наружной поверхности стенок расстойного шкафа, составляет 30 мм.

Так как температура поверхностей расстойного шкафа выходит более чем на 2°С за пределы допустимой величины температуры воздуха (смотри таблицу), то рабочие места должны быть удалены от них на расстояние не менее 1 м.

Борьба с вредным воздействием шума и вибраций

Шум и вибрация оказывают вредное воздействие на работоспособность человека. Шум воздействует на центральную нервную систему и утомляет, притупляя органы слуха. Длительное воздействие вибраций на организм человека вызывает вибрационную болезнь с потерей трудоспособности. СН 3223 85 “Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах” устанавливают уровень шума в цеху не более 80 дБ. С целью уменьшения уровня шума следует:

1. содержать оборудование в исправном рабочем состоянии;

2. своевременно проводить техосмотры и ремонты;

3. заменять механизмы издающие повышенный шум;

4. использовать во вращающихся механизмах бесшумные подшипники качения и скольжения;

5. применять бесшумные цепные передачи;

6. правильно осуществлять монтаж и наладку оборудования;

7. для защиты от вибрации использовать виброглушители;

8. для уменьшения шума от вентиляторов и насосов использовать звукоизолирующие кожухи.

В расстойном шкафу основными источниками шума являются вентилятор, работающий постоянно, и насос, включающийся при сливе воды. Максимальный уровень шума при работе расстойного шкафа без дополнительных мероприятий по борьбе с шумом составляет L_max = 90 Дб.

Для уменьшения шума, излучаемого этими агрегатами применяются звукоизолирующий кожух, изготовленный из стали 30ХГСА толщиной 1 мм. Кожух крепится к расстойному шкафу через эластичные прокладки и не касается поверхностей изолируемых агрегатов.

Звукоизолирующая способность кожуха определяется по формуле:

R_к = 20lg( m ґ ¦ ) - 60,

где m - масса 1 м² кожуха;

Для стали 30ХГСА, плотностью r = 7900 кг/м³ масса 1 м² кожуха толщиной 1 мм

m = 7900 ґ 0.001 ґ 1 ґ 1 = 7,9 кг;

¦ - частота звука.

Максимум уровня шума приходится на частоту

¦ = 1000 Гц.

Тогда кожух обладает звукоизолирующей способностью

R_к = 20lg( 7,9 ґ 1000 ) - 60 = 18 Дб

Требуемая звукоизолирующая способность кожуха

R_{к треб} = L_max - L_доп + 5,

где L_доп - допустимый уровень шума в помещении,

равный L_доп = 80 Дб.

Следовательно

R_{к треб} = 90 - 80 + 5 = 15 Дб

И, так как R_к і R_{к треб}, то звукоизолирующий кожух обеспечивает понижение уровня шума до нормативных величин.

Выводы по охране труда и окружающей среды

Мероприятия по охране труда позволяют за счет небольших затрат свести к минимуму потери от внезапных аварийных ситуаций, а иногда и предотвратить их.

Внимательно проанализировав вредности и опасности присущие данному производству нужно и важно сделать все возможные шаги по их нейтрализации и недопущению ситуаций, в которых могли бы пострадать работники.

Проектируемая система управления играет большую роль в обеспечении безопасности работы с расстойным шкафом, облегчая труд работающих с ним и контроллируя параметры работы расстойного шкафа и не позволяя выйти им за допустимые пределы.

Все рассмотренные выше мероприятия и требования по обеспечению безопасности при работе с расстойным шкафом ведут к снижению уровня профессиональных заболеваний, производственного травматизма, к уменьшению числа поломок оборудования и времени его простоя, и, в конечном итоге, к увеличению количества и улучшению качества выпекаемых хлебобулочных изделий, что позволяет увеличить рентабельность производства и еще больше средств выделять на мероприятия по обеспечению безопасности.

Заключение

Заключение

В настоящем дипломном проекте, посвященном проектированию системы управления расстойным шкафом, были рассмотрены следующие вопросы:

• описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;

• разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• выбор элементов и конструкции системы управления;

• расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;

• автоматизация и технология приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности (в технологической части);

• расчет затрат на ОКР по разработке СУ расстойного шкафа (в экономической части);

• безопасность труда при работе с расстойным шкафом (в разделе охраны труда и окружающей среды).

Резюмируя описание выполненного проекта, по его содержанию можно сделать следующие выводы:

• спроектированная система управления позволяет полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок;

• разработанная полная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволяет лучше разобраться в принципах работы расстойного шкафа;

• разработанная упрощенная математическая модель процессов в расстойном шкафу позволила по выведенной системе дифференциальных уравнеий написать программу для расчета параметров работы расстойного шкафа и его системы управления, которая может быть использована для моделирования работы расстойного шкафа и проектируемой системы управления на ЭВМ. Путем идентификации с работающим образцом была выявлена большая степень сходства расчетных значений с экспериментальными данными, что говорит о правильности выбранных допущений и упрощений, сделанных в процессе разработки данной модели;

• путем расчетов на ЭВМ были выбраны параметры системы управления, обеспечивающие заданный режим работы расстойного шкафа;

• была выбрана рациональная и надежная конструкция системы управления расстойным шкафом;

• автоматизация приемо-сдаточных и периодических испытаний используемых в конструкции системы управления расстойным шкафом асинхронных двигателей способствует улучшению качества, уменьшению трудоемкости и увеличению скорости данных испытаний;

• в экономической части расчитаны трудоемкость этапов ОКР по разработке системы управления расстойным шкафом и распределение затрат на материалы и основную заработную плату работников по календарным периодам, а также построен график готовности разработки;

• мероприятия по охране труда обеспечат безопасность работы обслуживающего персонала расстойного шкафа.

Таким образом, все поставленные в задании по подготовке дипломного проекта вопросы успешно решены, а спроектированная система управления расстойным шкафом соответствует требованиям, изложенным в исходных данных к проекту.

Приложения

Приложение 1: программа для расчета термодинамических процессов и для исследования работы СУ расстойного шкафа

program Diplom_S; {Расчет термодинамических процессов в расстойном шкафу}

Const

t_tenz = 600; {Максимально допустимая температура ТЭНов}

p_tenz = 2000; {Мощность ТЭНов}

q_test_vid = 100; {Энергия, выделяемая в тесте}

dttz = 1; {Допуск на отклонение температуры от заданной}

VAR

t_z,t_v,t_ten,t_test,t_tel,t_os,dtt,dtt0 : real;

t,dt,tk : real;

k_v,k_ten,k_test,k_tel,k_st : real;

c_v,c_test,c_tel,c_ten : real;

m_v,m_test,m_tel,m_ten : real;

q_v,q_ten,q_test,q_tel,q_st,p_ten : real;

dt_test,dt_tel,dt_v,dt_ten : real;

outf : text;

procedure diff (var x:real; dx:real; dt:real); {Процедура интегрирвания}

begin

x := x + dx * dt;

end;

BEGIN

assign (outf, 'ds1.out');

Rewrite (outf);

t_z := 40; {Заданная температура ТЭНов}

t_v := 20; {Начальная температура воздуха в шкафу}

t_test := 25; {Начальная температура тестовых заготовок}

t_tel := 20; {Начальная температура тележек}

t_ten := 20; {Начальная температура ТЭНов}

t_os := 20; {Температура воздуха окружающей среды}

dtt := t_z - t_v; {Начальный сигнал рассогласования}

t := 0; {Время начала процесса}

dt := 1; {Шаг интегрирования}

tk := 3660; {Продолжительность расстойки}

k_ten := 97*Pi*0.006*2; {Коэффициент ТЭНов}

k_test := 24.8 * 6; {Коэффициент теста}

k_tel := 6 * 7; {Коэффициент тележек}

k_st := 1.87 * 9.73; {Коэффициент стенок}

c_v := 1079; {Теплоемкость воздуха}

c_test := 3000; {Теплоемкость теста}

c_tel := 500; {Теплоемкость тележек}

c_ten := 470; {Теплоемкость ТЭНов}

m_v := 1.11*2; {Масса воздуха}

m_test := 0.46*120; {Масса теста}

m_tel := 50; {Масса тележек}

m_ten := (7100*2*Pi*sqr(0.006))/4; {Масса ТЭНов}

while t <= tk do begin {Начало расчета}

q_ten := k_ten * (t_ten - t_v); {Выделяемая ТЭНами энергия}

q_test := k_test * (t_v - t_test); {Потребляемая тестом энергия}

q_tel := k_tel * (t_v - t_tel); {Потребляемая тележками энергия}

q_st := k_st * (t_v - t_os); {Расход энергии через стенки}

q_v := q_ten - q_test - q_tel - q_st; {Тепловой баланс}

dt_ten := (p_ten-q_ten)/(c_ten*m_ten); {Скорость изменения температуры ТЭНов}

dt_test:= (q_test+q_test_vid)/(c_test*m_test);{Скорость изменения температуры теста}

dt_tel := q_tel/(c_tel*m_tel); {Скорость изменения температуры тележек}

dt_v := q_v / (c_v * m_v); {Скорость изменения температуры воздуха}

if Frac(t/10) = 0 then

writeln(t:2:0,' ',t_v:10:10,' ',dt_v:10:10); {Вывод результатов}

writeln(outf, t:2:0,' ',t_v:10:10,' ',dt_v:10:10,' ',t_test:10:10);

dtt0 := dtt; {Сигнал рассогласования в предыдущий момент времени}

dtt := t_z - t_v; {Сигнал рассогласования}

if ((dtt >= dttz) OR ((dtt > -dttz) AND (dtt0 > dtt))) AND (t_ten < t_tenz) then

p_ten := p_tenz

else p_ten := 0; {Включение/выключение ТЭНов}

diff(t_ten,dt_ten,dt); {Нахождение температуры ТЭНов}

diff(t_test,dt_test,dt); {Нахождение температуры теста}

diff(t_tel,dt_tel,dt); {Нахождение температуры тележек}

diff(t_v,dt_v,dt); {Нахождение температуры воздуха}

t := t + dt; {Инкремент времени}

end; {Конец расчета}

close (outf);

END.

Приложение 2: спецификация к сборочному чертежу

Список используемой литературы

1. Алешина О.Н. Конспект лекций по курсу “Экономика производства и организация планирования.”

2. Афонина О.А., Иванов С.П. Методические указания по выполнению раздела “Охрана труда” в дипломных работах.

3. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства.

4. Бормотова В.А. Методические указания по выполнению организационно-экономической части дипломных проектов.

5. Буриченко А.А. Охрана труда в гражданской авиации.

6. Воронина А.А., Шибенко Н.Ф. Безопасность труда в электроустановках.

7. Вулакович М.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.

8. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин.

9. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии.

10. Камладзе О.Г. Конспект лекций по курсу “АПР.”

11. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки.

12. Кораблев В.П. Электробезопасность.

13. Крылов В.А., Яров В.Н. Методические указания к дипломному проектированию по курсу “Охрана труда”.

14. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.

15. Поляков Д.Б., Круглов И.Ю. Программирование в среде Турбо Паскаль.

16. Справочник по элементарной физике. Под ред. Д.И.Сахарова.

17. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи

18. Судзиловский Н.Б. Конспект лекций по курсу “Теория следящих систем.”

19. Теплотехника. Под ред. А.П. Баскакова

20. Теплоэнергетика и теплотехника. Под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина

21. Черных В.Я., Салапин М.Б. Применение микро-ЭВМ для контроля и управления технологическими процессами производства пшеничного хлеба.

22. Яров В.Н., Малько Л.И. Методические указания к дипломному проекту “Защита от шума и вибраций”.

- 136 -

Синегубкин Сергей Александрович У1998

Содержание:

Страница:

Введение

С целью наиболее полного удовлетворения потребности населения в хлеббулочных изделиях расширенного ассортимента и высокого качества необходимо использовать прогрессивные производственные технологии, реконструировать и обновлять производство таким образом, что позволит получить наивысший экономический эффект.

Наиболее полно данная проблема может быть решена путем создания комплексов минипекарен, где наиболее гибко и рационально решаются как технологические, так и экономические задачи.

Комплекс вопросов, связанных с разработкой и внедрением автоматизированных систем управления технологическим оборудованием минипекарен, используемым при производстве хлебобулочных изделий в настоящее время может успешно решаться на базе сформировавшихся научных достижений в области технологии хлебопекарного производства, автоматизации производственных процессов и освоения информационной, измерительной и вычислительной техники.

Технологические процессы хлебопекарного производства характеризуются многокомпонентностью исходного сырья, высокой степенью неопределенности на различных этапах протекания процесса производства пшеничного хлеба, нелинейными зависимостями между параметрами, т.е. являются сложными системами. В большинстве своем они представляют собой сочетание гидродинамических, тепловых, биохимических и механических процессов.

Цель настоящего дипломного проекта заключается в создании такой системы управления расстойным шкафом, входящим в состав комплекса минипекарни, которая позволит полностью использовать внутренние ресурсы перерабатываемого сырья, улучшить качество выпекаемых изделий, уменьшить процент брака и снизить трудоемкость операции расстойки тестовых заготовок.

В в связи с этим в данном дипломном проекте выбраны к рассмотрению следующие вопросы:

• описание процесса расстойки тестовых заготовок и требования к системе управления;

• разработка полной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• разработка и идентификация упрощенной математической модели процессов в расстойном шкафу;

• выбор элементов и конструкции системы управления;

• расчет параметров системы управления, обеспечивающих заданный режим;

• автоматизация и технология приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности (в технологической части);

• расчет затрат на ОКР по разработке СУ расстойного шкафа (в экономической части);

• безопасность труда при работе с расстойным шкафом (в разделе охраны труда и окружающей среды).

Спецчасть

Описание процесса расстойки тестовых заготовок. Требования к системе управления

Стадии производства хлебобулочных изделий

Процесс производства хлебобулочных изделий делится на три основные стадии:

1. приготовление теста;

2. разделка тестовых заготовок;

3. выпечка хлеба,

которые, в свою очередь, делятся соответственно на технологические операции:

• замес теста и его созревание;

• деление теста на куски;

• округление тестовых заготовок;

• предварительная расстойка;

• закатка;

• окончательная расстойка;

• выпечка хлеба.

Описание процесса расстойки тестовых заготовок

Одной из важнейших технологических операций выпечки хлебобулочных изделий является процесс расстойки тестовых заготовок. Расстойка теста является предпоследней стадией производства, на которой происходит окончательная подготовка тестовой заготовки к процессу выпечки.

До процесса расстойки сформированная тестовая заготовка имеет беспористую структуру. Поэтому для протекания процесса релаксации напряжений, разрыхления тестовой заготовки, т.е. придания ей пористой структуры и формы будущего хлеба или хлебобулочного изделия проводится процесс окончательной расстойки. Чтобы данный процесс протекал достаточно интенсивно и без образования подсохшей корочки на поверхности тестовой заготовки, параметры воздуха (Т_в, W_в) в расстойном шкафу должны соответствовать определенным значениям температуры и относительной влажности (35-45°С, 75-85%).

При расстойке протекают биохимические, микробиологические, коллоидные и физические процессы.

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф на ее поверхности конденсируется влага и интенсифицируется процесс теплопередачи от паровоздушной среды к тестовой заготовке. В результате этого скорость прогрева ее поверхности увеличивается. Влага, покрывающая тестовую заготовку, предотвращает ее от заветривания. Конденсация влаги прекращается по достижении поверхностью тестовой заготовки температуры точки росы.

После удаления диоксида углерода в результате формирования тестовой заготовки, он опять начинает продуцироваться хлебопекарными дрожжами. В начале расстойки процесс газообразования протекает достаточно интенсивно ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления (см. рис. 2.1) до первого экстремума). Это можно объяснить повышением активности дрожжевых клеток в результате насыщения тестовой заготовки кислородом воздуха после ее разделки и частичным удалением продуктов жизнедеятельности дрожжей. При расстойке образующийся диоксид углерода задерживается тестом, что приводит к увеличению его объема и созданию пористой структуры.

Давление пузырьков диоксида углерода, образующихся вокруг дрожжевых клеток, увеличиваясь, приводит к растягиванию клейковинного каркаса и образованию пор, которые при дальнейшем газообразовании увеличиваются в объеме. Выравнивание внутреннего давления между порами осуществляется по капиллярам. В момент увеличения пор в размерах происходит снижение в них внутреннего давления и соответственно снятие внутренних напряжений клейковинного каркаса, т.е. в тесте периодически происходит релаксация накапливающихся напряжений. Это способствует образованию тонкостенной пористой структуры. На релаксацию напряжений оказывают влияние также ферментативные процессы. Изменение температуры тестовой заготовки и ее структуры приводит к изменению кинематической вязкости.

рис 2.1.

Через определенное время наблюдается спад интенсивности газообразования ( участок кривой скорости изменения электрического сопротивления после первого экстремума максимума). Это объясняется угнетением дрожжевых клеток продуктами их жизнедеятельности. В этот период времени до экстремума минимума скорости изменения электрического сопротивления происходит адаптация дрожжей к новым условиям жизнедеятельности (полностью анаэробным). После этого интенсивность газообразования увеличивается.

Второе экстремальное максимальное значение скорости изменения электрического сопротивления, отражающей динамику формирования структуры тестовой заготовки, соответствует готовности теста, так как далее начинается флуктуация газовыделения, приводящая со временем к уплотнению структуры теста, т.е. к перерасстойке. Готовность тестовой заготовки в данный момент подтверждается экстремальным минимальным значением скорости изменения температуры поверхностного слоя и качеством готового хлеба.

Обменные процессы, происходящие на поверхности тестовой заготовки могут быть также охарактеризованы кривой dT/dt (скорость изменения температуры поверхностного слоя тестовых заготовок в процессе расстойки), вид которой приведен на рис. 2.2. Кривая имеет три ярко выраженных экстремума, каждый из которых характеризует качественные изменения, происходящие в тестовой заготовке в период окончательной расстойки.

рис 2.2

При поступлении тестовой заготовки в расстойный шкаф, когда температура заготовки меньше температуры точки росы паровоздушной среды, происходит достаточно сильная конденсация влаги на поверхности тестовой заготовки. Конденсация влаги приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки (участок а-б). Достижение экстремума максимума в точке “б” соответствует нагреву поверхности тестовой заготовки до температуры точки росы окружающей среды. Конденсация влаги предотвращает заветривание поверхности и образование трещин при увеличении тестовой заготовки в объеме. Более того, насыщение влагой поверхностного слоя тестовой заготовки обеспечивает закупорку капилляров, что блокирует выделение диоксида углевода из тестовой заготовки и повышает газоудерживающую способность теста.

Замедление прогрева тестовой заготовки на участке “б-в” связан с уносом тепла в процессе испарения влаги с поверхности. Процесс испарения избыточной влаги с поверхности тестовой заготовки совпадает с процессом интенсивного разрыхления тестовой заготовки образующимся диоксидом углерода. Точка “в” - экстремум минимум отражает момент стабилизации структуры теста, определяемой внутренним давлением СО₂, реологическими свойствами, соотношением свободной и связанной влаги. Точка “в” - экстремум минимум скорости изменения поверхностного слоя тестовой заготовки является моментом готовности тестовой заготовки к выпечке, так как дальнейшее продолжение расстойки приводит к уплотнению поверхностного слоя за счет увеличения пластической составляющей общей деформации теста и процесса флуктуации газовыделения, за счет снижения газоудерживающей способности теста. Процесс уплотнения поверхностного слоя тестовой заготовки приводит к ускоренному повышению температуры тестовой заготовки, т.е. кривая скорости изменения температуры поверхностного слоя начинает расти. Рост кривой продолжается до точки “г”, после прохождения которой начинается процесс интенсивного газовыделения, связанного с резким снижением газоудерживающей способности теста, вызванной пептизацией белков и увеличением жидкой фазы. После чего тестовая заготовка начинает оседать. В этот период также наблюдается снижение прогрева тестовой заготовки ( участок “г-д” см. рис.). Выпечка хлеба в период времени, соответствующий участку “в г”, приводит к получению хлеба худшего качества, чем в момент времени соответствующий точке “в” - экстремум минимум, а на участке “г-д” - приводит к получению брака.

Конструкция расстойного шкафа

Расстойка тестовых заготовок происходит в расстойном шкафу. Расстойный шкаф (см. чертеж) представляет собой однокамерный двухдверный металлический контейнер с теплоизолированными стенками, имеющий габаритные размеры (ШґГґВ): 1530 мм ґ 830 мм ґ 2280 мм, вмещающий две стандартные стеллажные тележки, размером 450 ґ 660 мм.

В верхней части расстойного шкафа находится отсек, в котором расположена система поддержания температурно-влажностного режима в камере расстойного шкафа, включающая в себя:

• герметичную металлическую емкость для воды;

• нагревательные элементы (ТЭНы);

• циркуляционный вентилятор;

• электроклапаны подачи
  
  
  29-04-2015, 04:11