Розробка системи автоматизованого керування технологічним процесом виробництва морозива

Abstract

Робота складається з вступу, п'ятьох розділів, що містять 14 рисунків, 3 таблиці, висновки, список використаних джерел із 22 найменувань та додатки. Загальний обсяг роботи становить 79 сторінок. Метою кваліфікаційної роботи є забезпечення стабільності та безпеки технологічного процесу виробництва морозива шляхом розробки сучасної системи автоматизованого керування. У першому розділі проаналізовано технологічний процес виробництва морозива (пастеризація, гомогенізація, фризерування) як об'єкт автоматизації та обґрунтовано необхідність розробки нової АСК. У другому розділі розроблено функціональну схему автоматизації, здійснено вибір сучасних первинних перетворювачів, запірно-регулюючої арматури та керуючого програмованого логічного контролера SIMATIC S7-1500 зі станціями віддаленого вводу-виводу ET 200SP. У третьому розділі побудовано математичну модель теплового об'єкта, розраховано оптимальні параметри налаштування ПІД-регулятора за методом Чієна-Хронеса-Ресвіка та змодельовано динаміку системи автоматичного керування в програмному середовищі MATLAB/Simulink. У четвертому розділі розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для ПЛК у середовищі TIA Portal, спроєктовано людино-машинний інтерфейс (HMI/SCADA) на базі SIMATIC WinCC та організовано промислові мережі PROFINET і OPC UA. У п'ятому розділі проаналізовано умови праці, заходи безпеки при експлуатації електроустановок та розглянуто безпеку в надзвичайних ситуаціях, зокрема захист від витоку холодоагенту аміаку. У загальних висновках підсумовано результати дослідження, які підтверджують ефективність, гнучкість та енергоефективність запропонованої системи керування для впровадження на підприємствах молочної промисловості.The paper consists of an introduction, five chapters containing 14 figures, 3 tables, conclusions, a list of 22 references, and appendices. The total length of the work is 79 pages. The aim of the qualification paper is to ensure the stability and safety of the ice cream production technological process by developing a modern automated control system. The first chapter analyzes the technological process of ice cream production (pasteurization, homogenization, freezing) as an object of automation and substantiates the necessity of developing a new ACS. The second chapter develops a functional automation scheme, selects modern primary transducers, shut-off and control valves, and a master programmable logic controller SIMATIC S7-1500 with ET 200SP remote I/O stations. The third chapter builds a mathematical model of the thermal object, calculates the optimal PID controller tuning parameters using the Chien-Hrones-Reswick method, and models the dynamics of the automatic control system in the MATLAB/Simulink software environment. The fourth chapter develops algorithmic and software support for the PLC in the TIA Portal environment, designs a human-machine interface (HMI/SCADA) based on SIMATIC WinCC, and organizes PROFINET and OPC UA industrial networks. The fifth chapter analyzes working conditions, safety measures during the operation of electrical installations, and considers safety in emergency situations, particularly protection against ammonia refrigerant leakage. The general conclusions summarize the research results, confirming the efficiency, flexibility, and energy efficiency of the proposed control system for implementation at dairy industry enterprises.