Автоматизированная система контроля массы продуктов

Автоматизированная система контроля массы продуктов

Многие пищевые производства имеют непрерывный характер технологического процесса, обеспечивающего многоступенчатую переработку сельскохозяйственного сырья в пищевые продукты массового потребления (растительное масло,сахар,спирт,молоко,крупа,мука и т.п.).Для эффективной организации этих производств необходимо постоянно контролировать как количество израсходованного сырья и полученной из него готовой продукции, так и количество промежуточных продуктов, получаемых на каждом производственном участке. Практика показала,что наибольший эффект подобный контроль может иметь в том случае, если он носит комплексный характер и учет количества продуктов ведется по их массе.

Длительное время из за отсутствия устойчиво работающих отечественных тензометрических систем, их громоздкости и высокой стоимости в пищевой промышленности для учета количества продуктов в технологическом потоке преобладали объемные методы или механические порционные весы, которые имеют большую погрешность и неудобны в работе. Отсутствие в производстве достоверного контроля за движением массы сырья, полуфабрикатов и готовой продукции создает благоприятные условия для злоупотреблений, приводит к значительным потерям дорого стоящих продуктов и не позволяет специалистам оперативно вмешиваться вход производства с целью устранения возникающих нарушений. Поэтому создание комплексной автоматизирован приятиях пищевой промышленности, обеспечивающей объективный контроль и регистрацию движения массы сырья, полупродуктов и готовой продукции, является актуальной проблемой, решение которой стало возможным в настоящее время благодаря появлению на рынке соответствующих технических средств для создания локальных сетей и высокоточных измерительных тензопреобразователей.

Для решения вышеназванных задач на АО «Одесский МЖК »в 1998 году была внедрена автоматизированная система контроля массы (АСКМ)на участке маслосливной станции маслоэкстракционного производства. Система разработа на на базе ПЭВМ Pentium 200,микроконтроллера и модулей ввода вывода серии ADAM 4000 фирмы Advantech, усилителей мощности фирмы Grayhill, тензорезисторных датчиков и пневмоэлектрических клапанов.

Описание технологической установки В качестве объекта управления используется технологическая установка, схема которой показана на рис.1.

Масло различных сортов по мере его производства собирается в накопительных баках. Включение насоса 1 или насоса 2 обеспечивает заполнение дозирующих баков в требуемом объеме. Управление насосами производится автоматически. В верхней точке трубопроводов, подающих в баки дозаторов масло, устанавливаются обратные клапаны Kо, которые обеспечивают предотвращение подсоса масла после отключенияния масла концы трубопроводов опущены до дна каждого из баков.

Отпуск масла производится при помощи насоса 3 или насоса 4 после подключения автоцистерны к одному из двух трубопроводов с помощью специального переносного патрубка. С цельюповышения точности дозирования предусмотрены две ступени работы системы при отпуске масла: грубое дозирование и точное дозирование. Грубое дозирование обеспечивается включением клапана Kгр одновременно с включением насоса 3 или насоса 4.Точное дозирование включается за 75 кг до достижения заданной дозы отпуска масла путем открытия клапана Kт, при этом часть масла возвращается во всасывающий патрубок насоса, чем обеспечивается резкое снижение его производительности. Отключение насоса 3 или насоса 4 и закрытие клапанов Кгр и Кт производится за 6 кг до достижения заданной дозы. Долив до заданной дозы осуществляется за счет слива остатка масла из трубопровода. Величина последнего долива подбирается экспериментально для каждой системы.

Система управления дозаторами обеспечивает отпуск двух типов масла —нерафинированного и рафинированного. К нерафинированному маслу относятся следующие сорта: прессовое 1, прессовое 2 и экстракционное, которые подаются в систему из разных баков. Для отпуска нерафинированного масла используется бак 1 полезной емкостью 7900 кг,для отпуска рафинированного масла —бак 2 полезной емкостью 1800 кг.Система обеспечивает от пуск масла в трех режимах: непрерывном, порционном и раздельном. Непрерывный режим работы максимально автоматизирован и используется при отпуске масла в автоцистерны любой емкости в виде одной дозы. Порционный режим применяется при отпуске заданной дозы масла по частям, например в тех случаях, когда неизвестна емкость автоцистерны или отпуск масла производится в автопоезд. Раздельный режим используется при необходимости обеспечения быстрого отпуска масла малыми дозами нескольким покупателям. В первых двух режимах масса наливаемого в дозирующие баки масла равна массе сливаемого из них масла, в последнем режиме масса наливаемого в дозирующий бак масла больше массы масла, сливаемого отдельным покупателям. Система управления дозаторами имеет достаточную надежность и удобна как в работе, так и при отладке, метрологической аттестации и поверке системы. Этому способствуют резервирование функций в системе и установка локальной станции с местным индикатором и средствами ручного управления в производственном помещении рядом с дозирующими баками. Погрешность отпуска масла не превышает 0,1%.

Структурная схема АСКМ

Структурная схема системы АСКМ приведена на рис.2

Система имеет двухуровневую структуру. При этом нижний уровень реализуется локальной станцией, на которой установлены микроконтроллер, индикатор для отображения текущих значений массы в баках и средства ручногоуправления насосами и клапанами. Верхний уровень реализован на базе ПЭВМ и используется для управления системой. Связь между локальной станцией и ПЭВМ обеспечивается по интерфейсу RS 232,связь между микроконтроллером и модулями ввода/вывода осуществляется по интерфейсу RS 485.

В составе АСКМ используются следующие устройства:

- программируемый микроконтроллер ADAM 4500;

- модуль ввода аналоговых сигналов от тензодатчиков ADAM 4016;

- модуль вывода дискретных сигналов для управления исполнительными устройствами ADAM 4050;

- модуль ввода аналоговых сигналов для отслеживания колебаний питаю щего напряжения ADAM 4012;

- модуль последовательного интерфейса RS 485 PCL 745B;

- индикатор вакуумно флуоресцент ный (2 ×20 символов)фирмы IEE;

- тензорезисторные датчики ТВС 2 (по три штуки под каждым баком) соответствующей грузоподъемности (5 тонн и 1 тонна);

- модули коммутации цепей постоянного тока (3 …60 В ,Imax=3,5 А,4 шт.) и модули коммутации цепей переменного тока (24 …280 В,Imax=3,5 А,6 шт.) фирмы Grayhill;

- монтажные панели фирмы Grayhill (3 шт.)для установки до четырех мо дулей коммутации на каждой из них.

Модуль PCL 745B устанавливается на материнской плате ПЭВМ, тензодатчики —под дозирующими баками, а остальные модули —в навесном шкафу фирмы Schroff/Hoffman.

Основные техническиерешения

Задача создания АСКМ осложнялась тем, что взвешивание масла должно производиться в динамике при заполнении и при опорожнении баков, а точность отсечки потока масла зависит от времени реакции системы и быстро действия исполнительных устройств. Сучетом этого в системе реализованы следующие технические решения:

- программа взвешивания и дозирования размещена в памяти микроконтроллера;

- программа работы микроконтроллера начинает функционировать сразу после подачи на микроконтроллер электропитания, производит циклическое измерение массы по каждому баку, выполнение команд от ПЭВМ и индикацию на табло полученных результатов;

- для метрологической стабильности в систему встроена специальная подси стема на базе модуля ADAM 4012 для корректировки результатов измере ния массы при колебаниях напряжения в сети электропитания системы;

- для передачи аналоговых сигналов низкого уровня от тензодатчиков используется измерительный кабель с высококачественным медным экраном и малым сопротивлением медных жил.

Для обеспечения оперативности и надежности контроля реализованы следующие особенности системы:

- каждый отпуск масла регистрируется в базе данных в формате Access97, при этом запоминается информация о покупателе, номере автомашины, массе и сорте отпущенного масла, дате и времени отпуска;

- пользователю предоставлены следующие возможности по работе с базой данных: просмотр записей, удаление записей и всей базы данных (по паролю),формирование отчета по согласованной с пользователем форме;

- в ПЭВМ размещены две программы управления отпуском масла: тестовая программа, которая позволяет произвести отладку системы и выявить ее параметры, и базовая программа, которая обеспечивает выполнение всех функций системы.

Основные функции АСКМ

Использование в системе современной ПЭВМ, операционной системы

Windows 95 и языка программирования Visual Basic 5.0 позволило существенно расширить традиционные функции систем контроля и организовать графический интерфейс общения оператора с системой.

АСКМ реализует следующие функции:

- автоматическое измерение массы локальной станцией с заданной цикличностью;

- отображение результатов измерения массы на индикаторе локальной станции;

- автоматическое заполнение и слив масла из бака в одном из трех режимов (непрерывном,порционном или раздельном)с индикацией процесса на мнемосхеме системы, демонстрируемой на экране монитора ПЭВМ;

- автоматическая регистрация всех операций по отпуску масла в базе данных системы;

- просмотр записей базы данных на экране монитора с возможностью удаления по паролю отдельных записей или всей базы данных;

- автоматическая сортировка в базе данных и формирование отчетов о реализации масла по согласованной с пользователем форме за любой период времени, возможность просмотра отчета на экране монитора и распечатки его на принтере;

- демонстрация работы системы с использованием встроенных в нее имитаторов;

- ручное управление заполнением баков и сливом масла по показаниям местного индикатора при отладке, метрологической аттестации и поверке системы;

- автоматическое аварийное отключение системы при нажатии на экранемонитора клавиши ОСТАНОВ или отсутствии изменений массы масла в баке более 4 секунд.