2 Постановка задачи и описание технологического процесса

Темой курсовой работы является «Автоматизация производства сухого молока». Сухое молоко используется в основном в промышленности, для производства молочных смесей, поскольку сухое молоко имеет достаточно большой срок хранения, по сравнению с обычным молоком.

Целью курсовой работы является автоматизация технологического процесса, по средством, микроконтроллера семейства SIMATIC S314. Для автоматизации данной технологической линии необходимо разработать алгоритмы управления и функциональную схему, воплощающую данные алгоритмы в графическом виде.

Одним из важных этапов, является написание словесного алгоритма управления и взаимодействия элементов технологической линии. Словесный алгоритм, составляется с учётом всех датчиков, которые предоставляют информацию о действиях и характере процесса, в определённым месте технологической линии. А так же исполнительных механизмов, которые осуществляют физические действия в технологическом процессе.

Изучив принцип действия технологического оборудования в данном технологическом процессе, необходимо приступить к написанию алгоритмов, которые будут воплощать данный принцип в автоматическом режиме.

Конечной целью является программа, написанная на в STEP7, по разработанным алгоритмам, данная программа зашивается в микроконтроллер и циклически выполняется в нём. В основе каждого микроконтроллера лежит принцип циклического выполнения зашитой в нём программе. Программа при своём выполнении опирается на значения входных сигналов, поступающих от датчиков.

Как уже было сказано ранее, данный технологический процесс предназначен для производства сухого молока. Внешний вид данной технологической линии представлен на рисунке 1.

Рисунок 1

Обозначения: 1-резервуар; 2-насос; 3-подогреватель; 4-молокоочиститель; 5-сепаратор сливкоотделитель; 6-ванна нормализации; 7-уравнительный бак; 8-пастеризационно-охладительная установка; 9-вакуум-выпарная установка; 10-гомогенизатор; 11-насос-дозатор; 12-сушильная установка.

Технологический процесс, включает в себя следующие стадии:

1. Приемка и подготовка сырья.

2. Очистка, нормализация.

3. Пастеризация.

4. Охлаждение.

5. Сгущение в вакуум-выпарной установке.

6. Гомогенизация.

7. Распылительная сушка.

Принятое сырое молоко подогревают до температуры 35-40⁰ С на подогревателе (поз. 3) и направляют на молокоочиститель (поз. 4). В ванне (поз. 6) проводят нормализацию. Для этого часть цельного молока направляют на сепаратор сливкоотделитель (поз. 5), чтобы получить обезжиренное молоко и сливки. Нормализованную смесь насосом (поз. 2) из ванны (поз. 6) направляют на пастеризационно-охладительную установку (поз. 8). Охлажденное молоко поступает в резервуар (поз. 1). Из резервуара по мере необходимости молоко поступает в вакуум-выпарную установку (поз. 9), где сгущается до содержания массовой доли сухих веществ 40%. Далее сгущенное молоко направляется на гомогенизацию (поз. 10). Из уравнительного бака (поз. 7) сгущенную нормализованную смесь дозировочным насосом (поз. 11) подают в сушильную камеру (поз. 12). Сухой молочный порошок падает в нижнюю конусообразную часть сушильной камеры, откуда подается для фасовки в тару. Производительность при использовании линии для получения сухого молока составляет 4-4,5 тонны исходного продукта в сутки.

Принцип функционирования технологической линии заключается в следующем. Изначально молоко (сырьё) из резервуара подаётся в подогреватель насосом 1. Подогреватель имеет объём 500л., как только он будет заполнен, насос 1 выключится и начнётся процесс нагревания молока, до температуры 40⁰ С. Термометр выдаст 1, если температура достигла 40⁰ С. Как только молоко будит нагрето, включится насос 2 и клапан SP1 переключится в положение 1, молоко начнёт поступать в ванну нормализации. В ванну нормализации поступит только 250 л. подогретого молока, после того, как половина молока из подогревателя перетечёт в ванну нормализации, клапан SP1 изменит своё положение и переключится в положение 0. Оставшаяся часть подогретого молока начнёт поступать в молкоочиститель-сепаратор А1-ОЦМ-5. Сепаратор отделит от молока сливки, и обезжиренное молоко направит в первую ванну, а сливки во вторую. Таким образом, половина молока находится в ванне нормализации, а половина обезжирена, это необходимо для того, чтобы смешать обезжиренное молоко с остальной массой молока и получить менее жирное молоко. Для производства сухого молока уровень жирности приблизительно доложен составлять 2% жирности.

Для регулирования жирности молока в ванне со сливками и в ванне с обезжиренным молоком стоят клапаны, открывая, и закрывая которые, можно регулировать уровень жирности молока. Это может понадобиться для производства обычного пастеризованного молока, сгущённого, концентрированного молока, поскольку данная технологическая линия может быть приспособлена для производства не только сухого молока.

Далее открывается клапан SP2 (1) и SP4 (1) и включается насос 3, обезжиренное молоко начинает поступать в ванну нормализации и нормализироваться по жирности. Таким образом, в ванне нормализации будит приблизительно около 500л. нормализованного по жирности молока.

Нормализованное молоко необходимо пастеризовать и охладить, для этого включается пастеризационно-охладительная установка и насосы 4 и 5, который переливают нормализированное молоко во второй резервуар, предварительно пропуская его через пастеризационно-охладительную установку. Во втором резервуаре, ёмкость, которого 500л., находится пастеризованное молоко, которое будит постепенно расходоваться и поступать в вакуум-выпаривательную установку, для дальнейшей обработки.

После того, как второй резервуар будит заполнен молоком, включаются насосы 6 и 7, вакуум-выпаривательная установка и гомогенизатор. Начинается процесс производства сгущённого молока, которое поступает в третью ванну, до тех пор, пока уровнемер LT10 не будит равен 1. Когда ванна наполняется молоком, включается насос-дозатор и сушильная установка, насос-дозатор не большими дозами передаём сгущённое молоко в сушильную установку, где происходит сушка и распыление молока.