Автоматизована система керування технологічним процесом виготовлення карамелі з фруктовою начинкою

10mA

6

Максимальний комутований струм

40A

7

Довготривале струмове навантаження контакту

7

8

Максимальна комутована потужність

AC1 9500 VA

AC3 5700 VA

9

Мінімальна комутована потужність

1 W

10

Опір контакту

100 Ом

4.3. Вибір контролерів

Після вибору датчиків і виконавчих механізмів можна підрахувати кількість сигналів відповідних типів, які потрібно зчитувати та формувати. В якості пристроїв для управління сигналами оберемо контролери ADAM 4000 серії.

На виході зі всіх датчиків витрати, рівня та температури формується аналоговий сигнал в діапазонні 4-20mA. Для збору інформації із цих датчиків обираємо універсальний 8-ми канальний модуль аналогового вводу ADAM-4017(рис. 4.11).

Рис. 4.11 8-ми канальний модуль аналогового вводу ADAM-4017

Таблиця 4.10 Технічні характеристики модуля ADAM-4017

№ п/п	Назва параметра	Значення
1	Кількість аналогових входів	8
2	Уніфіковані сигнали	±20mA, 4ч20mA
3	Вхідна напруга	±150 mV, ±500 mV, ±1 V, ±5 V, ±10 V
4	Точність	±0,1% або вище
5	Гальванічна ізоляція	3000VDC
6	Кількість виборок	10 вибор./сек
7	Напруга живлення	+10…+30 В
8	Споживана потужність	1,3 Вт
9	Температура

Для формування вихідних дискретних сигналів, які подаються на виконавчі механізми, використаємо 12-ти канальний модуль дискретного виводу ADAM-4056S (рис. 4.12).

Рис. 4.12 12-ти канальний модуль дискретного виводу ADAM-4056S

Таблиця 4.11 Технічні характеристики модуля ADAM-4056S

№ п/п	Назва параметра	Значення
1	Кількість дискретних виходів	12
2	Гальванічна ізоляція	5000 В
3	Напруга живлення	+10…+30 В
4	Споживана потужність	0,2 Вт
5	Температура

Для формування аналогових вихідних сигналів які будуть поступати на вентилі регулювання подачі пари і фреону, а також на насос розрідження обираємо модуль ADAM-4024 (рис. 4.13).



Рис. 4.13 4-ох канальний модуль аналогового виводу ADAM-4024

Таблиця 4.12 Технічні характеристики модуля ADAM-4024

№ п/п	Назва параметра	Значення
1	Кількість аналогових виходів	4
2	Кількість дискретних входів	4
3	Вхідна напруга	±15 mV, ±50 mV, ±100 mV, ±500 mV
4	Вхідний струм	±20 mA
5	Вихідний струм	30 mA
6	Вихідна напруга	0~10В
7	Ізоляція	3000 VDC
8	Напруга живлення	+10…+30 В
9	Споживана потужність	2,3 Вт

Для передачі даних на головний комп'ютер використаємо модуль перетворення інтерфейсів RS-232 в RS-422/485 ADAM-4520 (рис. 4.14).



Рис. 4.14 Модуль перетворення інтерфейсів RS-232 в RS-422/485 ADAM-4520

Таблиця 4.13 Технічні характеристики модуля ADAM-4520

№ п/п	Назва параметра	Значення
1	Швидкість передачі даних	до 115,2 кБіт/сек
2	Інтерфейс	RS-232(СОМ)
3	Напруга живлення	+10…+30В
4	Споживана потужність	1,2Вт
5	Гальванічна ізоляція	3000 VDC

5. РОЗРАХУНОК АВТОМАТИЧНОЇ СИСТЕМИ РЕГУЛЮВАННЯ

5.1 Визначення передаточних функцій

Для здійснення аналізу автоматичного регулювання (САР), оберемо систему підтримання температури в змішувальній машині з фруктовою начинкою, на заданому рівні. Температура в місильній машині, за рахунок зміни подачі пари, повинна підтримуватися в межах . Проаналізувавши змішувальну машину, як об'єкт керування, бачимо, що температура в ній напряму залежить від витрати пари. Отже, отримуємо замкнену систему, на вході якої маємо задану температуру, а на виході - одержане значення цієї температури. Віднявши від заданого значення температури отримуване на виході, маємо значення розузгодження, на основі якого регулятор виробляє рішення про збільшення чи зменшення значення сигналу керування, що подається на виконавчий механізм. В нашому випадку виконавчим механізмом слугує регулюючий вентиль подачі пари, задаючим сигналом для котрого є рівень напруги від регулятора, прямо пропорційний сигналу розузгодження в межах регулювання.

Коли значення поточної температури виходить за межі заданого, завдяки отриманому сигналу розузгодження, виробляється додаткова напруга на регулюючому вентилі, яка змушує його збільшувати або зменшувати площу поперечного перерізу впускного каналу. Відповідно при сталому тиску напірної магістралі, на виході виконавчого механізму отримується певний рівень витрати пари. Цей рівень є задаючим для об'єкту керування, і в залежності від нього на виході отримується скориговане значення температури. Розглянутий контур регулювання дозволяє компенсувати відхилення поточної температури від заданої, внаслідок коливань тиску пари, або ж її температури, в напірній магістралі.

На основі викладеного вище, зобразимо структурну схему розглянутої САР (рис.5.1).

Рис. 5.1 Структурна схема САР температури в змішувачі фруктової начинки.

Тут - задана температура в змішувачі; - температура розузгодження;

- керуючий сигнал; - отримана витрата пари;- отримане значення температури в змішувачі; - передаточна функція регулюючого органу; - передаточна функція вентиля; - передаточна функція змішувача за парою.

Елементи САР мають наступні рівняння динаміки:

- регулятор;

- регулюючий вентиль;

- змішувач.

Фізичний сенс змінних, що входять в рівняння, відображений вище в описі схеми САР наступний: параметри - постійні часу, а - передаточні коефіцієнти відповідних елементів. Їх значення записані в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 Значення параметрів для розрахунку САР

Назва параметру	Позначення параметру	Значення параметру
Коефіцієнт перетворення розузгодження температури в сигнал керування		0,029 В/єС
Коефіцієнт залежності площі поперечного перерізу вентиля відповідно від сигналу керування		2,6•10-2 м2/В
Стала часу реакції площі поперечного перерізу вентиля відповідно до сигналу керування		0,032 c
Коефіцієнт залежності кількості пари від ступеня відкриття вентиля		8 м/с
Стала часу реакції кількості пари на ступень відкриття вентиля		0,9c
Стала часу реакції температури в змішувачі з начинкою на зміну кількості пари		28с
Коефіцієнт залежності температури в змішувачі з начинкою від зміни кількості пари		3,3•102 єС•с/м3

Розрахуємо передаточні функції для кожної ланки.

Об'єктом регулювання - є змішувач. При цьому в усталеному режимі температура в ньому є прямо пропорційною витраті пари. Динамічні властивості елемента описуються таким рівнянням:

Провівши заміну і в результаті відношення зображення, по Лапласу, вихідного сигналу до зображення, по Лапласу, вхідного сигналу отримаємо передаточну функцію змішувача фруктової начинки:

Керуючим елементом виступає - вентиль. Вхідним параметром для вентиля є рівень отриманого сигналу, вихідним - кількість пари. Вентиль, як елемент схеми для розрахунку САР, описується рівняннями вигляду:

де - кількість пари через витратний канал, S - площа поперечного перерізу витратного каналу. Провівши заміну і в результаті відношення зображення, по Лапласу, вихідного сигналу до зображення, по Лапласу, вхідного сигналу отримаємо передаточну функцію змішувача фруктової начинки:

Органом управління - є регулятор. Подавальний сигнал на клапан є прямо пропорційним величині розузгодження. Елемент описується наступним динамічним рівнянням:

В результаті відношення зображення по Лапласу вихідного сигналу до зображення по Лапласу вхідного сигналу, отримаємо передаточну функцію:

Визначивши передаточні функції усіх елементів можна знайти розімкнену передаточну функцію САР температури в змішувачі начинки. При послідовному з'єднанні ланок результуюча передаточна функція визначається як добуток передаточних функцій ланок:

Передаточна функція замкненої системи для структурної схеми із зворотнім зв'язком записується у вигляді:

де - передаточна функція ланки зворотного зв'язку, яка у нашому випадку рівна одиниці. Тоді передаточна функція замкненої АСР:

Для запису характеристичного рівняння прирівняємо знаменник передаточної функції замкнутої системи до нуля:

5.2 Визначення стійкості системи згідно критерію Гурвіца

Алгебраїчні критерії дозволяють оцінювати стійкість за коефіцієнтами характеристичного рівняння замкнутої системи. Одним з таких методів є критерій Гурвіца. Згідно з цим критерієм, умови стійкості формулюються таким чином: всі корені характеристичного рівняння матимуть від'ємні дійсні частини (або будуть дійсними від'ємними), якщо при додатному знаку всіх коефіцієнтів будуть додатними головний визначник Гурвіца і його діагональні мінори

Характеристичне рівняння для даної САР має вигляд:

Оскільки всі коефіцієнти відповідного характеристичного рівняння додатні , то необхідно перевірити чи додатні головний визначник і його діагональні мінори .

Матриця Гурвіца для рівняння виду записується у вигляді:

Головний визначник Гурвіца буде мати вигляд:

Тоді діагональні мінори Гурвіца записуються у вигляді:

Отже, система є стійкою, тому що діагональні мінори визначника Гурвіца і сам визначник є додатінми.

5.3 Визначення стійкості системи згідно критерію Найквіста

Метод визначення стійкості автоматичних систем регулювання (АСР) за Найквістом є одним з частотних методів. Він дозволяє визначити стійкість замкненої системи за амплітудно-фазовою характеристикою (АФХ) розімкненої системи, і формулюється наступним чином - для того, щоб АСР, стійка в розімкненому стані, була стійкою і в замкненому стані, необхідно і достатньо, щоб АФХ розімкненої системи при зміні від 0 до ? не охоплювала точку з координатами (-1; j0).

Характеристичне рівняння для розімкненої АСР має вигляд:

Через заміну приведемо передатну функцію розімкненої системи до вигляду .

Проведемо заміну , та згрупуємо елементи дійсної та уявної частин:

Якщо , то згідно схеми типових перетворень дійсну і уявну частини визначаємо як:

В нашому випадку отримаємо наступне:

Для побудови АФХ розімкненої системи перетворимо передаточну функцію до вигляду , скориставшись формулами визначення АЧХ і ФЧХ :

Підставивши значення всіх параметрів АСР та змінюючи щ від 0 до отримуємо АФХ розімкненої системи (рис.5.2).

Рис.5.2 Амплітудно-фазова характеристика САР

З рисунка 5.2 видно, що АФХ розімкненої системи не охоплює точку (-1; j0). Звідси робимо висновок, що розімкнена система є стійкою.

5.4 Визначення стійкості системи згідно критерію Михайлова

Критерій Михайлова формулюється наступним чином: для стійкої САР необхідно і достатньо, щоб радіус-вектор годографа Михайлова при зміні частоти від 0 до , почавши обертання з точки, яка лежить на дійсній осі праворуч від нуля, обертаючись проти годинникової стрілки і ніде не перетворюючись в нуль, пройшов послідовно n квадрантів комплексної площини, де n - порядок характеристичного рівняння.

Виділимо характеристичне рівняння САР, і прирівняємо знаменник передаточної функції замкнутої системи до нуля:

Проведемо заміну

де , та зведемо дійсні і уявні частини рівняння, до наступного вигляду:

Позначивши дійсну частину характеристичного рівняння через , а уявну через , та змінюючи від 0 до , будуємо годограф Михайлова на комплексній площині (рис.5.3).



Рис. 5.3 Годограф Михайлова

Годограф Михайлова на кінцях кривої має:

З побудованого годографа Михайлова можемо підтвердити висновок про те, що АСР є стійкою, оскільки радіус-вектор годографа Михайлова, починаючи з дійсної осі, проходить через 3 квадранти, при порядку характеристичного рівняння рівному трьом. При подальшому збільшення радіус-вектор прямує до ?.

5.5 Побудова логарифмічних характеристик

Для побудови логарифмічної амплітудно-частотної характеристики (ЛАХ) та логарифмічної фазо-частотної характеристики (ЛФХ) запишемо ще раз передаточну функцію розімкненої системи:

Проведемо заміну :

Запишемо значення модуля :

Згідно умови запишемо ЛАХ:

Визначимо частоти зрізу ЛАХ:

Згідно наведених міркувань будуємо ЛАХ в логарифмічній системі координат (рис. 5.4.)



Рис. 5.4 Логарифмічна амплітудно-частотна характеристика САР

Логарифмічна фазочастотна характеристика є сумою ЛФХ окремих складових. Тобто для побудови сумарної ЛФХ достатньо окремо побудувати ЛФХ окремих ланок і потім їх просумувати.

Розіб'ємо передаточну функцію розімкненої системи на окремі прості складові:

Із наведеної вище нерівності складемо систему рівнянь для визначення ЛФХ:

Змінюючи від 0 до ? будуємо часткові ЛФХ в логарифмічній системі координат. Провівши алгебраїчне сумування окремих ЛФХ, отримуємо загальну ЛФХ розімкненої системи (рис.5.5).

Рис. 5.5 Логарифмічна фазо-частотна характеристика САР

Оскільки при тому значенні щ (щ=?), при якому ЛФХ досягає значення , ЛАХ має від'ємне значення, то ми можемо ще раз підтвердити висновок п.5.2, п.5.3 та п.5.4 про те, що розглядувана АСР є стійкою.

6. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ І ОПИС ПРИНЦИПОВИХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ

6.1. Опис принципової електричної схеми підключення датчиків та пускових пристроїв до контролерів

Модулі і давачі підключені до загального блоку живлення DR-200-24 від фірми Mean Well на +24В постійного струму, що живиться від мережі 88…132В або 176…264В змінного струму. Контролери з'єднані між собою паралельно, що забезпечує сталу напругу живлення . Комутація модулів проходить по інтерфейсу RS485. Модуль перетворення інтерфейсів RS-232 в RS-422/485 ADAM-4520 використовуємо для передачі даних між головним комп'ютером та іншими модулями. Дані між модулем ADAM-4520 та іншими контролерами передається по двох лініях DATA+ та DATA-. За його ж допомогою здійснюється програмування.

Для збору інформації з датчиків температури, витрати, рівня та розрідження використовуємо 8-ми канальні модулі аналогового вводу ADAM-4017. Оскільки в схемі є всього 26 датчиків, що на виході формують аналоговий сигнал у 4-20мА то використаємо чотири модулі ADAM-4017. Дані датчики підключаються по двох провідній схемі на входи даних модулів. На перший модуль ADAM-4017 підключаємо датчик температури TT 5-1, на вхід Vin0, датчик витрати FT 4-1, на вхід Vin1, датчики рівня LT 3-1, LT 2-1 та LT 1-1, на входи Vin2, Vin3 та Vin4. Датчики витрати FT 6-1 і FT 7-1 підключаємо до входів Vin5 і Vin6. На вхід Vin7 підключаємо датчик температури TT 26-1.

До другого модуля ADAM-4017 підключаємо датчик температури TT 12-1 на вхід Vin0, датчик витрати FT 10-1 на вхід Vin1, датчик витрати FT 9-1 та датчик рівня LT 11-1 на входи Vin2 та Vin3 відповідно. На вхід Vin4 підключаємо датчик рівня LT 8-1.

До третього модуля ADAM-4017 підключаємо датчик витрати FT 17-1 на вхід Vin0, датчик витрати FT 16-1 на вхід Vin1, датчик температури TT 15-1 та датчик витрати FT 14-1 на входи Vin2 та Vin3 відповідно. На вхід Vin4 - Vin5 підключаємо відповідно датчики рівня LT 13-1 і датчик витрати FT 18-1. І на останні два входи Vin6, Vin7 третього модуля ADAM-4017, підключаємо датчик температури TT 20-1 і датчики рівня LT 19-1.

До четвертого модуля ADAM-4017 підключаємо решту датчиків, а саме датчикb температури TT 25-1 на вхід Vin0 і датчик TT 24-1 на вхід Vin1. Датчик рівня LT 23-1 та датчик розрідження PR 21-1 підєднуємо на входи Vin2 та Vin3 відповідно. На вхід Vin4 підключаємо датчик температури TT 22-2.

Для формування вихідних аналогових сигналів, якими керуватиметься подача пару і холодоаненту будемо використовувати три модуль аналогового виводу ADAM-4024. На перший модуль ADAM-4024 підключаємо вентилі NS 15-3, NS 12-3, NS 5-3, NS 9-3 на аналогові виходи з Vout0 по Vout3 відповідно. На другий модуль ADAM-4024 підключаємо вентилі NS 25-3, NS 24-3, NS 20-3, NS 22-3 на аналогові виходи з Vout0 по Vout3. До третього модуля ADAM-4024, на вхід Vout3, підключаємо пускач насосу розрідження NS 21-3.

Для формування керуючих дискретних сигналів, які подаються на пускові механізми електроклапанів та двигунів, що приводять в дію насоси і мотори змішувачів, відкривають клапани, використовуємо чотири модулі дискретного виводу ADAM-4056S. На перший модуль ADAM-4056S підключаємо пускачі NS 3-9, NS 2-5, NS 2-3, NS 2-7, NS 2-9, NS 2-11, NS 1-5, NS 1-3, NS 3-7, NS 3-3, NS 3-5 та NS 4-3 на дискретні виходи з DO 0 по DO 11 відповідно.

До другого модуля ADAM-4056S підключаємо пускачі NS 9-3, NS 11-5, NS 11-3, NS 8-3, NS 8-5, NS 8-7, NS 7-3, NS 6-3, NS 10-3, NS 13-5, NS 13-3 та NS 14-3 на дискретні виходи з DO 0 по DO 11 відповідно.

До третього модуля ADAM-4056S підключаємо пускачі NS 19-3, NS 19-5, NS 16-7, NS 18-3, NS 17-3, NS 16-3, NS 19-9, NS 19-11, NS 23-5, NS 23-7, NS 23-9 та NS 23-11 на дискретні виходи з DO 0 по DO 11 відповідно.

До четвертого модуля ADAM-4056S підключаємо пускачі NS 23-25, NS 23-23, NS 23-21, NS 23-19, NS 23-17, NS 23-15, NS 23-13, NS 23-3 та NS 23-27 на дискретні виходи з DO 0 по DO 11 відповідно.

6.2 Розрахунок та вибір блоку живлення

Для живлення контролерів і деяких давачів потрібен БЖ постійного струму, розрахуємо який блок живлення буде задовольняти ці вимоги. Потужність яку споживають чотири модулі ADAM 4017 рівна 5,2Вт. Робота чотирьох контролерів ADAM 4056S, кожен з яких споживає по 0,2Вт електроенергії, вимагає потужності в 0,4 Вт. Три модулі ADAM 4024, які споживають енергії у 2,3 Вт кожен, в сумі будуть давати навантаження на блок живлення у 6,9 Вт. Один модуль ADAM 4520 споживає енергії рівну 1,2 Вт.

Просумувавши вище наведені значення споживаної енергії контролерами, отримаємо потужність, яку повинно забезпечувати джерело живлення на 24 В для їх роботи.

Маючи ці дані можна порахувати навантаження по струму:

Також живлення потребують датчики рівня, витрати і термопари, вакуометр до уваги не беремо, оскільки у нього активне живлення. Навантаження, яке будуть створювати вісім датчиків температури рівне 46,4Вт, вісім рівнемірів потребують 53,6Вт, сім витратомірів ВЗЛЕТ споживають електроенергії на потужність 51,1Вт. Витратоміру SolidFlow необхідно 20Вт.

Обчисливши планове значення споживаної енергії давачами, отримаємо необхідну потужність, і можемо обчислити навантаження по струму.

Додавши до значення струму, що споживають контролери (), значення струму, який споживають датчики (), і просумувавши їх потужності отримаємо параметрі необхідного блоку живлення:

По отриманих розрахункових даних обираємо блок живлення Mean Well DR-200-24 (рис. 6.1).

Рис. 6.1 Джерело живлення Mean Well DR-200-24

Таблиця 6.1 Технічні характеристики джерела живлення Mean Well DR-200-24

№ п/п	Назва параметра	Значення
1	Діапазон напруги живлення	88…132; 176…264 В
2	Робоча температура	-10…60°C
3	Потужність	200 W
4	Вихідна напруга	24 V
5	Вихідний струм	0…7,5 A
6	ККД	86 %
7	Час виключення	36 мс
8	Допустима вологість	30…85 %
9	Тип підключення	1-но фазне
10	Монтаж	на DIN рейку

Модель Mean Well DR-120-24 це економічні джерела живленя, які відзначаються високою якістю і надійністю. Завдяки своїм малим габаритним розмірам та різноманітністю кріплення ці прилади займають набагато менше місця на панелі управління. Мінімальний строк служби 8 років, захист від підвищеної напруги, перевантаження по струму і короткому замиканню - це все забезпечує максимальну надійність моделі DR-120-24.

7. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

Програми для роботи контролерів будемо писати середовищі розробки AdamView.

Для зчитування інформації з аналогових датчиків використовуємо блок аналогового вводу АI. Алгоритм дій описуємо в блоці SCR на Basic Script. Виконавчими механізмами і регулюючими органами керуємо за допомогою блоку дискретного виводу DO, та блоку аналогового виводу АО.

Програма підтримання рівня пюре в збірнику 2.

До аналогового входу АІ0 підключаємо датчик рівня LЕ 1-1, далі описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR1()

set LЕ11=GetTag("TASK1", "АI0")

if LЕ11<=LЕ11min then

outputi 0,1

outputi 1,1

else

outputi 0,0

outputi 1,0

end if

End Sub

Виходи блоку SCR1 0 та 1 з'єднуємо з дискретними блоками DО0 та DО1, які посилають сигнали на пускачі NS 1-3, NS 1-5.

Програма підтримання рівня прошпареного пюре в збірнику 5.

До аналогового входу АІ1 підключаємо датчик рівня LЕ 2-1, далі описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR2()

set LЕ21=GetTag("TASK1", "АI1")

if LЕ21<=LЕ21min then

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

outputi 3,1

outputi 4,1

else

outputi 0,0

outputi 1,0

outputi 2,0

outputi 3,0

outputi 4,0

end if

End Sub

Виходи блоку SCR2 0, 1, 2, 3 та 4 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2, DО03 та DО4, які посилають сигнали на пускачі NS 2-3, NS 2-5, NS 2-7, NS 2-9, NS 2-11.

Програма підтримання рівня протертого пюре в збірнику 7. До аналогового входу АІ2 підключаємо датчик рівня LЕ 3-1, далі описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR3()

set LЕ31=GetTag("TASK1", "АI2")

if LE31<=LE31min then

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

outputi 3,1

else

outputi 0,0

outputi 1,0

outputi 2,0

outputi 3,0

end if

End Sub

Виходи блоку SCR3 0, 1, 2 та 3 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2 та DО3, які посилають сигнали на пускачі NS 3-3, NS 3-5, NS 3-7, NS 3-9.

Програма підтримування заданої температури в бункері з цукровим сиропок і патокою. До аналогового входу АІ3 підключаємо датчик температури TЕ 5-1, і описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR4()

set TЕ51= GetTag("TASK1", "АI3")

x=TE51

if TE51<=TE51def then

x=x+abs(TE51def-TE51)

else

x=x-abs(TE51def-TE51)

end if

outputf 0,x

End Sub

Вихід блоку SCR3 0 з'єднуємо з аналоговим блоком АО0, який посилає сигнали на пускач NS 5-3 вентиля, що регулює подачу пару. Аналогічно записується програма для підтримування заданої температури в бункерах з інвертним сиропом, патокою, водою. Для підтримки необхідної температури в охолоджувальній шафі і над конвеєром, програма записується з тою відмінністю, що при температурі вищій за задану, обрахована різниця температур додається. Програма змішування компонентів фруктової начинки, і їх подальшого уварювання. До аналогового входу АІ4 підключаємо датчик рівня LЕ 8-1, а до аналогового входу АІ5, датчик температури TЕ 26-1. До аналогових входів АІ6,AI7,AI8 підключаємо датчики витрати FЕ 4-1, FЕ 6-1, FЕ 7-1, і описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR5()

set LЕ81= GetTag("TASK1", "АI4")

set TE261=GetTag("TASK1", "АI5")

set FE41=GetTag("TASK1", "АI6")

set FE61=GetTag("TASK1", "АI7")

set FE71=GetTag("TASK1", "АI8")

M1:

if LE81<=LE81min then

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

else

goto M1

end if

M2:

if FE41>=FE41def then

outputi 0,0

if FE61>=FE61def then

outputi 1,0

if FE71>=FE71def then

outputi 2,0

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

outputi 3,1

sleep(250)

outputi 3,0

outputi 4,1

outputi 5,1

x=TE261

M3:

if LE81>=LE81max then

outputi 4,0

outputi 5,0

if TE261<=TE261def then

x=x+abs(TE261def-TE261)

outputf 6,x

else

x=x-abs(TE261def-TE261)

outputf 6,x

end if

else

goto M3

end if

End Sub

Виходи блоку SCR5 0, 1, 2, 3, 4 та 5 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2, DО3, DО4 та DО5, які посилають сигнали на пускачі NS 4-3, NS 6-3, NS 7-3, NS 8-7, NS 8-5, NS 8-3. Вихід блоку SCR5 6 з'єднуємо з аналоговим блоком АО0, який посилає сигнали на пускач вентиля NS 26-3, що регулює подачу пару.

Програма отримання готової фруктової начинки, і підтримки її необхідної температури. До аналогового входу АІ9 підключаємо датчик рівня LЕ 11-1, а до аналогового входу АІ10, датчик температури TЕ 12-1. До аналогових входів АІ11,AI12 підключаємо датчики витрати FЕ 9-1, FЕ 10-1, і описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR6()

set LЕ111= GetTag("TASK1", "АI9")

set TE121=GetTag("TASK1", "АI10")

set FE91=GetTag("TASK1", "АI11")

set FE101=GetTag("TASK1", "АI12")

outputi 0,1

x=TE121

M1:

if TE121<=TE121def then

x=x+abs(TE121def-TE121)

else

x=x-abs(TE121def-TE121)

end if

outputf 1,x

if LE111<=LE111min then

outputi 2,1

outputi 3,1

outputi 4,1

else

goto M1

end if

M2:

if LE111>=LE111def then

outputi 2,0

if FE91>=FE91def then

outputi 3,0

if FE101>=FE101def then

outputi 4,0

if TE121<=TE121def then

x=x+abs(TE121def-TE121)

outputf 1,x

else

x=x-abs(TE121def-TE121)

outputf 1,x

end if

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

End Sub

Виходи блоку SCR6 0, 2, 3 та 4 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2, та DО3, які посилають сигнали на пускачі NS 11-5, NS 11-3, NS 9-3, NS 10-3. Вихід блоку SCR5 1 з'єднуємо з аналоговим блоком АО0, який посилає сигнали на пускач вентиля NS 12-3, що регулює подачу пару.

Програма просіювання цукру-піску. До аналогового входу АІ13 підключаємо датчик рівня LЕ 13-1, і описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR7()

set LЕ131=GetTag("TASK1", "АI13")

if LЕ131<=LЕ131min then

outputi 0,1

outputi 1,1

else

outputi 0,0

outputi 1,0

end if

End Sub

Виходи блоку SCR7 0 та 1 з'єднуємо з дискретними блоками DО0 та DО1, які посилають сигнали на пускачі NS 13-3, NS 13-5.

Програма приготування карамельного сиропу. До аналогових входів АІ14, АІ15, АІ16, АІ17 підключаємо датчики витрати FЕ 14-1, FЕ 16-1, FЕ 17-1, FЕ 18-1, а до аналогового входу АІ8 та АІ9, датчик температури і рівня TЕ 20-1 і LЕ 19-1, і описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR8()

set FЕ141= GetTag("TASK1", "АI14")

set FE161=GetTag("TASK1", "АI15")

set FE171=GetTag("TASK1", "АI16")

set FE181=GetTag("TASK1", "АI17")

set TE201=GetTag("TASK1", "АI18")

set LE191=GetTag("TASK1", "АI19")

M1:

if LE191<=LE191min then

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

outputi 3,1

outputi 4,1

else

goto M1

end if

M2:

if FE141>=FE141def then

outputi 0,0

outputi 1,0

if FE161>=FE161def then

outputi 2,0

if FE171>=FE171def then

outputi 3,0

if FE181>=FE181def then

outputi 4,0

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

else

goto M2

end if

outputi 5,1

sleep(480)

outputi 5,0

outputi 6,1

outputi 7,1

outputi 8,1

x=TE201

M3:

if LE191>=LE191max then

outputi 6,0

outputi 7,0

outputi 8,0

if TE201<=TE201def then

x=x+abs(TE201def-TE201)

outputf 9,x

else

x=x-abs(TE51def-TE51)

outputf 9,x

end if

else

goto M3

end if

End Sub

Виходи блоку SCR8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 та 8 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2, DО3, DО4 DО5, DО6, DО7 та DО8, які посилають сигнали на пускачі NS 14-3, NS 19-11, NS 16-3, NS 17-3, NS 18-3, NS 19-9, NS 19-7, NS 19-5, NS 19-3. Вихід блоку SCR8 9 з'єднуємо з аналоговим блоком АО0, який посилає сигнали на пускач вентиля NS 15-3, що регулює подачу пару.

Програма приготування карамелі з фруктовою начинкою. До аналогових входів АІ20, АІ21 та AI22 підключаємо датчики рівня LЕ 11-1, LЕ 19-1 і LЕ 23-1. Датчик розрідження PI 21-1 підключаємо до аналогового входу AI23, а датчик температури TЕ 22-1 до аналогового входу АІ24, описуємо програму в блоці BasicScript:

Sub SCR9()

set LЕ111= GetTag("TASK1", "АI20")

set LE191=GetTag("TASK1", "АI21")

set LE231=GetTag("TASK1", "АI22")

set PI211=GetTag("TASK1", "АI23")

set TE221=GetTag("TASK1", "АI24")

M1:

if LE191>=LE191def and LE111>=LE111def then

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

outputi 3,1

if TE221<=TE221def then

x=x+abs(TE221def-TE221)

outputf 4,x

if PI211<= PI211def then

x=x+abs(PI211def- PI211)

outputf 5,x

else

x=x+abs(PI211def- PI211)

outputf 5,x

end if

else

x=x-abs(TE221def- TE221)

outputf 4,x

end if

else

outputi 0,1

outputi 1,1

outputi 2,1

outputi 3,1

goto M1

end if

M2:

if LE231<=LE231min then

outputi 6,1

outputi 7,0

outputi 8,0

outputi 9,0

outputi 10,0

outputi 11,0

outputi 12,0

outputi 13,0

outputi 14,0

goto M2

else

outputi 6,0

outputi 7,1

outputi 8,1

outputi 9,1

outputi 10,1

outputi 11,1

outputi 12,1

outputi 13,1

outputi 14,1

end if

End Sub

Виходи блоку SCR9 0, 1, 2 та 3 з'єднуємо з дискретними блоками DО0, DО1, DО2 та DО3, які посилають сигнали на пускачі NS 23-5, NS 23-7, NS 23-9, NS 23-11. Виходи 4 і 5 з'єднуємо з аналоговими блоками АО0 і АО1, перший посилає сигнали на пускач вентиля NS 22-3, що регулює подачу пару, а другий на пускач насосу розрідження NS 21-3. Виходи блоку SCR9 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 та 14 з'єднуємо з дискретними блоками DО4, DО5, DО6, DО7, DО8, DО9, DО10, DО11 та DО12, які посилають сигнали на пускачі NS 23-3, NS 23-13, NS 23-15, NS 23-17, NS 23-19, NS 23-21, NS 23-23, NS 23-25, NS 23-27.

8. МОНТАЖ ТА НАЛАГОДЖЕННЯ ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Основним призначення щитів є централізація засобів контролю та регулювання, які використовуються при роботі технологічної лінії. Одночасно вони служать конструкцією для встановлення приладів, засобів автоматизації, впорядкованого підведення проводок. При проектуванні і встановленні щитів потрібно керуватися ОСТ 36.13-76 "Щити і пульти систем автоматизації технологічних процесів". Центральний пункт керування, де будуть розміщені оперативні щити, пульти, дисплеї системи контролю, щити регуляторів розташовується у спеціальній, відокремленій частині виробничого приміщення. В нашому випадку, для організації пункту керування, будемо використовувати ЩПК, він являє собою панель з каркасом, яка встановлюється на уніфікованих монтажних конструкціях, з розміщеною всередині апаратурою на поворотній або стаціонарній панелі. Конструкція панельного щита, його розміри і компонування устаткування в ньому показані в графічній частині дипломного проекту.

Щит встановлюється на бетонній основі. Щит монтується на загальній рамі, виконаній з швелера завтовшки 150 мм, яку після перевірки її горизонтальності приварюють до металевого перекриття. Простір під щитом, в межах висоти рами, використовують для підведення і розводки кабелів і труб. На раму щита кладеться настил із сталевого листа завтовшки не менше 4 мм, покритий гумовою доріжкою. Спочатку щит вирівнюють по виску і рівню, потім закріплюють.

Відповідно до вимог ДСТУ, щити повинні мати заземлюючий стиск, який дозволяє приєднання занулюючого чи заземлюючого проводу. Металевий щит, на якому знаходитимуться електричні прилади і апарати, приєднують з допомогою додаткового заземлення до мережі заземлення автоматизованого об'єкту, або до металоконструкцій будівель. Металеві елементи щитових конструкцій повинні бути надійно з'єднанні з заземлювачем. Значення опору між заземлюючим затиском і елементами щита, включаючи деталі для монтажу апаратів і проводок, не повинно перевищувати 0,1 Ом. У якості заземлюючих провідників використовують мідні провідники перетином 1 (сталеві заземлюючі провідників приєднують зваркою, а при неможливості її застосування -- за допомогою болтових з'єднань).

Після установки і заземлення щита проводять його підключення до зовнішніх сполучних проводок (електричною і трубною), ізолюючи кінці кабелю і проводів. Потім електричні проводки підключають до збірки комутаційних затискачів, а трубні -- до збірки трубчастих з'єднувачів. Зовнішні проводки вводять в щит знизу, проте при необхідності для щитів допускається бічне або верхнє введення. Кабелі, дроти і труби, що вводяться закріплюють біля щита на відстані не більше 1 м. Введення знизу виконуються через отвори в перекриттях. Їх розташовують на відстані близько 150 мм від стінки щита з апаратурою, до якої підводять зовнішні проводки. Кабелі, металеві і пластмасові труби (окрім захисних), вводять знизу через захисні гільзи, які розміщуються в отворі перекриття. Захисні труби вводять в щит без захисних гільз. При введенні зверху або збоку щита використовують сальники. Групове введення здійснюється через люк, що вирізується в стінці щита. Всі кабельні проводки, що проходять поблизу технологічного обладнання і трубопроводів, повинні прокладатися з такими розрахунками, щоб температура оточуючого повітря не перевищувала задані межі для кожного конкретного типу кабелю.

Прилади і апаратуру розміщують на фасадних сторонах щитових конструкцій, дотримуючи певні ергономічні принципи. Частіше всього зліва направо по ходу технологічного процесу, з використанням мнемосхем. На передній кришці щита встановлюються вторинні показуючі прилади та світлодіодні індикатори, які показують найголовніші параметри і стан обладнання на лінії. Вони мають бути розміщені на рівні очей оператора. Прилади, які контролюють побічні параметри, а також регулятори встановлюють нижче або вище, в залежності від компонування щита.

Усередині щитів розміщуються неоперативна допоміжна апаратура і збірки роз'ємних з'єднувачів для електричних трубних проводок. При цьому пневмоапаратуру розміщують під електроапаратурою, а при значному тепловиділенні останньої її розташовують у верхній частині конструкції.

9. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

9.1. Аналіз умов праці на наявність шкідливих і небезпечних чинників

В процесі праці організм людини сприймає комплекс чинників, що можуть позитивно або негативно впливати на стан її здоров'я та рівень працездатності. Залежно від інтенсивності та часу дії ці чинники можуть бути небезпечними або шкідливими, водночас їх чіткого розмежування немає.

Організм людини може пристосуватися до виробничих умов лише тоді, коли шкідливі або небезпечні чинники не досить активні, і їх рівень знаходиться в межах гранично допустимих нормативних значень. Якщо ж шкідливі і небезпечні чинники виробничого середовища досить активні, тоді організм людини не в змозі до них пристосуватися, і його нормальне функціонування порушується, а стан здоров'я погіршується, внаслідок чого виникають виробничі травми або професійні захворювання. [8; c16]

Відповідно до державного стандарту шкідливі і небезпечні чинники, за дією та природою впливу, поділяються на чотири класи: фізичні, хімічні, біологічні й психофізіологічні. На автоматизованій лінії виготовлення карамелі з фруктовою начинкою присутня сукупність шкідливих і небезпечних факторів, які належать до фізичного, психофізіологічного і хімічного класів. Далі наведено їх перелік, із зазначеними можливими наслідками впливу на організм людини.

Рухомі машини та механізми представлені на всій протяжності лінії - шнеками, конвеєрами, змішувачами, просіювачем, віброкотком; машинами - протиральною, проминальною, карамелеобкатувальною, джгутовитягувальною, штампувальною, фасувальною. При необачному поводженні вони можуть бути джерелом травматизму.

Незахищені рухомі елементи виробничого обладнання містять - вібролоток, конвеєр, проминальна, карамелеобкатувальна і фасувальна машини. Недостатня уважність при роботі з якими також може завершитися травмою.

Мотори, які приводять в дію змішувачі та інше електричне обладнання на лінії, мають підвищений рівень напруги в електричних ланцюгах. Порушення ізоляції може призвести до того, що нормально не струмопровідні металеві елементи обладнання опиняться під напругою. Це може викликати місцеві ураження організму людини електричним струмом (опіки, механічні пошкодження тощо) або електричний удар.

Робота вібролотка характерна підвищеним рівнем шуму і вібрації. Тривале перебування поряд з ним може сприяти зниженню гостроти слуху, порушенню функціонального стану серцево-судинної і нервової систем.

В зоні роботи просіювача цукру наявна підвищена запиленість та загазованість повітря робочої зони. Пил потрапляючи в легені, на слизові оболонки, шкіру може викликати алергічні захворювання органів зору та дихання, шкірних покривів і т.д.

На всьому проміжку виготовлення карамелі з фруктовою начинкою проводиться контроль температури проміжної продукції. Відповідно наявні поверхні і обладнання з підвищеною або зниженою температурою, а саме - котли, шпарильник, змішувач, темперувальні шафи. Зокрема температура в вакуум-варильному апараті може сягати понад . Тому тоді як понижена температура може спричиняти судинні захворювання, особливо пальців рук, то навіть короткочасний контакт з поверхнями, температура якої перевищує , може викликати опік незахищених частин тіла.

Також зрозуміло, що біля вище згаданого обладнання формуються ділянки підвищеної та зниженої температура повітря. В зонах з підвищеною температурою у працівників може порушуватися обмін речовин, а перебування в зоні пониженої температури може спровокувати гострі, чи в разі тривалого знаходження, хронічні захворювання. [7]

Одними з компонентів у процесі приготування начинки є ароматизатори, кислота та есенція. Вони відносяться до подразнюючих факторів. При надмірному контакті з есенцією чи ароматизатором можливе подразнення верхніх дихальних шляхів, запалення слизових оболонок очей, отруєння організму та інші захворювання. При попаданні кислоти на шкіру утворюються дерматити і опіки.

Оператор лінії може піддаватися монотонному фактору, внаслідок одноманітності виконуваних дій. Це призводить до підвищення стомлюваності, зниження уваги, і, як наслідок, до можливості травмування працівника.

В наш час важливою справою є охорона навколишнього середовища, раціональне використання та відтворення її ресурсів для підтримання екологічної рівноваги. Тому головною умовою є раціональне використання природних ресурсів, підвищення ефективності інженерно-технічних умов промислових підприємств, що сприяє економії природних ресурсів та охорони навколишнього середовища. Велике екологічне значення мають охоронні заходи із забезпечення чистої води.

Водопостачання кондитерської фабрики здійснюється з міського водопроводу за прямоточною системою, тобто вода на виробництво надходить з водопроводу, і потім, вже відпрацьованою, скидається у каналізацію. На кондитерській фабриці вода використовується на теплову обробку сировини, напівфабрикатів, готової продукції та елементів технологічного обладнання. Вода також витрачається на миття технологічного обладнання, на потреби котельного устаткування і на господарсько-питні потреби.

Для лінії з виготовлення фруктової карамелі є характерним забруднення стічних вод підприємств, обумовлене наявністю залишків сировини, за гігієнічним критерієм вони належать до мало небезпечних, у випадку скиду їх до водоймища. Поряд з цим виробничі стічні води забруднені мікроорганізмами, що накопичуються на обладнанні, стінах, підлозі приміщень. Більшу загрозу несуть фекально-побутові стічні води підприємства, які можуть бути джерелом патогенних мікроорганізмів, що поширюються через воду.

Специфічними забруднюючими викидами кондитерського виробництва є пил основної сировини - борошна, а також додаткової сировини, такої як цукор, солод, крохмаль, інші пилоподібні добавки. Нарівні із забрудненням атмосфери і водного середовища внаслідок виробничої діяльності також можуть забруднюватися ґрунти. Це відбувається через накопичення промислового сміття, твердих і рідких відходів на території фабрики. Якщо такі відходи зберігаються надворі, то внаслідок їх тривалого перебування на одному місці або дії дощу, забруднюючі речовини в їх складі можуть просочуватися в ґрунт.

9.2. Розроблення організаційних та інженерних рішень, спрямованих на покращення умов безпеки праці

9.2.1 Організаційні рішення для покращення умов безпеки праці

Запорукою функціонування будь-якого підприємства є злагоджена робота усіх його підрозділів, але навіть це не принесе успіху, якщо внаслідок залишених поза увагою шкідливих і небезпечних факторів, наявних на виробництві, буде присутній травматизм і можливість виникнення неконтрольованих надзвичайних ситуацій. Тому забезпечення охорони праці є невід'ємною складовою організації роботи усіх підприємств. Основним завданням охорони праці є проведення заходів, які спрямовані мінімізувати вплив шкідливих і небезпечних чинників на працівників і усталений режим роботи підприємства.

Відповідно до вимог, викладених у НПАОП 0.00-4.12-05 "Типове положення про порядок проведення навчання і перевірки знань з питань охорони праці", працівники під час прийняття на роботу і в процесі роботи повинні проходити за рахунок роботодавця інструктаж, навчання з питань охорони праці, з надання першої медичної допомоги потерпілим від нещасних випадків і правил поведінки у разі виникнення аварії. Кожний працівник повинен виконувати тільки ту роботу, яка відповідає його професії та кваліфікаційній характеристиці. До роботи не допускаються працівники, у тому числі посадові особи, які не пройшли навчання, інструктаж і перевірку знань з охорони праці. [9; c40]

Ґрунтуючись на ГОСТ 12.2.003-91. ССБТ. "Оборудование производственное. Общие требования безопасности", з метою усунення травматизму від рухомих машин та механізмів передбачаємо комплекс таких заходів. Усі рухомі, обертові та такі, що виступають, частини устаткування, допоміжних механізмів, якщо вони становлять джерело небезпеки для людей, повинні бути надійно огороджені або розташовані таким чином, щоб виключалась можливість травмування обслуговуючого персоналу. Огородження приводних, натяжних та відхильних барабанів стрічкових конвеєрів повинні перекривати з торців барабани та ділянки стрічки, що набігає на барабан. При виникненні аварії на лінії, приводи конвеєрів повинні блокуватися до її усунення, і видачі дозволу з місця включення. У конструкції резервуарів повинні бути передбачені блокувальні пристрої, що забезпечують вимикання розташованих усередині резервуарів механізмів (мішалки, змійовики, скребки, вивантажувальні шнеки тощо) при відкриванні накривок люків (лазів) та виключають можливість їх включення при відкритих лядах. Конусні шківи формувальних машин зверху потрібно обладнати напівкруглими огороджувальними щитами. Карамелеобкатувальна машина з боку привода повинна закриватись суцільними щитками наглухо, а з протилежного боку -- відкидними огородженнями. Джгутовитягальну машину необхідно обладнати відкидним огородженням, зблокованим з електроприводом, а її ролики закритим огородженнями з прозорого ударостійкого матеріалу. Ланцюги штампувальної машини повинні бути зверху та з боків закриті огородженнями, зблокованими з електроприводами машин. Для безпечного обслуговування і ремонту обладнання на лінії, ширина проходів повинна бути не менша 0,7 м. Для роботи з великогабаритним обладнанням потрібно облаштовувати майданчики на підвищенні. Майданчик має бути більший 0,7 метрів шириною, і оточений поруччям висотою 1 м. [10; с86]

Згідно з ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. "Шум. Общие требования безопасности" потрібно вживати заходів для нормування шуму. Зменшення розповсюдження шуму досягається методами звукопоглинання і звукоізоляції. Фундамент шумного обладнання потрібно ізолювати від несучих конструкцій і технологічних комунікацій. Приводи можна ізолювати кожухами. При зборці обладнання треба використовувати шумопоглинаючі пристрої і покриття, не вібруючі комунікації. Також можна безпосередньо ізолювати джерела шуму за допомогою загороджень (перегородок, перекриттів, екранів), які відбивають звукову енергію. [10; 263]

Захисні засоби для унеможливлення вражень працівників електричним струмом потрібно розробляти відповідно до ДНАОП 0.00-1.21-84. "Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів і правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів". Для захисту працівників від ураження електричним струмом, при пошкодженні ізоляції, потрібно заземлити усі нормально не струмопровідні металеві поверхні електроустановок, до яких має доступ персонал при усталеному режимі роботи. Для заземлення електроустановок у першу чергу повинні бути використані природні заземлювачі. Якщо при цьому опір заземлюючих пристроїв або напруга дотику має допустимі значення, а також забезпечуються нормовані значення напруги на заземлюючому пристрої. Заземлюючий пристрій, який використовується для заземлення електроустановок одного або різних призначень і напруг, повинен задовольняти усім вимогам, що ставляться до заземлення цих електроустановок: захисту людей від ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції, умовам режимів роботи мереж, захисту електроустаткування від перенапруги. Електроустановки до 1 кВ змінного струму можуть бути з глухо заземленою або з ізольованою нейтраллю, електроустановки постійного струму -- із глухо заземленою або ізольованою середньою точкою, а електроустановки з однофазним джерелом струму -- з одним глухо заземленим або з обома ізольованими виводами. Опір заземлюючого пристрою, що використовується для заземлення електроустаткування, повинен бути не більший 4 Ом.

Базуючись на ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" передбачаються заходи для організації припливно-витяжної вентиляції повітря. Припливне повітря слід направляти так, щоб повітря не надходило через зони із великим забрудненням -- в зони з меншим забрудненням, та не порушувало роботу місцевих відсмоктувачів. Видалення повітря із приміщення системами вентиляції слід передбачати із зон, в яких повітря найбільш забруднене. При виділенні пилу і аерозолів, видалення повітря системами загальнообмінної вентиляції необхідно передбачати із нижньої зони.

Згідно з СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов" розробляються заходи для ізоляції теплового випромінюванні. Теплова ізоляція є ефективним і найекономічнішим засобом, не тільки для зменшення інтенсивності інфрачервоного випромінювання, від нагрітих поверхонь і загальної тепловіддачі, але і для запобігання опіків при дотику до цих поверхонь. Також завдяки ізоляції вдається зменшити витрату пального для підігріву теплоагенту. Застосування горючих теплоізоляційних матеріалів не допускається. Згідно СН, для трубопроводів з температурою теплоносія понад , температура на поверхнях теплоізоляційних конструкцій трубопроводів, арматури і обладнання не повинна перевищувати . Для локалізації теплового випромінювання від варильних котлів слід використовувати відбивні чи поглинальні екрани. Завіси можна виконувати з дрібних металевих ланцюгів, що знижують променистий потік на 60...70%, чи з водяної плівки, яка пропускає видимі промені, але поглинає до 90% теплових випромінювань. У приміщеннях з явними надлишками теплоти потрібно застосовувати повітряні оазиси та душі, для створення сприятливих умов праці на окремих робочих місцях. [9; c204] Працюючий персонал потрібно забезпечувати індивідуальними засобами захисту працівників від дії підвищеної температури та теплового випромінювання. А саме: спецодягом, виготовленим із стійкого тепловому випромінюванню, міцного, м'якого та повітропроникного матеріалу. Залежно від вимог захисту, костюм виконується із сукна, брезенту, синтетичного волокна хімічно оброблених з металевим покриттям тканин. Голову від перегріву та опіків можна захистити капелюхом з повстини, фетру або грубошерстого сукна. Костюм доповнює спеціальне стійке до підвищеної температури та опромінення взуття і рукавиці. До захисту працівників від перегріву та переохолодження істотне значення має організація раціонального режиму праці та відпочинку.

Відповідно до НПАОП 15.0-3.01-07 "Норми безплатної видачі спеціального одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту для працівників кондитерського, хлібопекарного та макаронного виробництва" передбачається комплекс заходів для працівників. При роботах, пов'язаних з виділенням органічного та мікробного пилу, необхідно застосовувати респіратори. Для захисту органів дихання людини при роботі з кислотами, есенціями чи ароматизаторами потрібно використовувати протигази шлангові ПШ-1 та ПШ-2. Перед роботою з розфасування хімічних речовин шкіра рук повинна бути змащена спеціальними захисними мазями або пастами. [9; c126]

Щоб мінімізувати ступень забрудненості стічних вод, миття зупиненого обладнання, підлоги, стін необхідно проводити своєчасно, не допускаючи розкладу органічних сполук, що обумовлюють розвиток та накопичення у місцях забруднення різноманітних мікроорганізмів. З метою запобігання розвитку патогенних організмів необхідна систематична дезінфекція побутових приміщень, санітарних вузлів підприємства. Для ловлення пилу на бункерах, де зберігається сировини, встановлюються тканинні фільтри. З метою запобігання забруднення ґрунтів, в умовах кондитерських, фабрик необхідно своєчасно ретельно збирати, вивозити і знешкоджувати рідкі та тверді відходи виробничої діяльності підприємства: змащувальний матеріал, промислове сміття тощо.

9.2.2 Розрахунок товщини теплоізоляції

Оскільки при виробництві карамелі з фруктовою начинкою теплоагентом слугує пара, потрібно, засобами теплоізоляції, забезпечити захист обслуговуючого персоналу від можливих опіків, і знизити теплові втрати на теплопроводах. Згідно СН, для трубопроводів з температурою теплоносія понад

, температура на поверхнях теплоізоляційних конструкцій трубопроводів, арматури і обладнання не повинна перевищувати .

Вихідні дані:

1. Ізоляційний матеріал - мінвата покрита алюмінієвою обичайкою.

2. Коефіцієнт теплопровідності ізоляції - .

3. Діаметр трубопроводу теплоносія -

4. Діаметр трубопроводу холодоагенту -

5. Температура довколишнього середовища - .

6. Температура теплоносія -

7. Поверхнева температура ізоляції -

8. Температура холодоагенту -

9. Температура на поверхні холодопроводу -

Розрахунок необхідної товщини шару теплоізоляції. [5; c73]

1. Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі на поверхні за наступною формулою:

2. Щоб знайти значення функції проведемо розрахунок за формулою

За таблицею значень функції [5, дот. 19] знаходимо .

3. Тепер можна безпосередньо знайти товщину теплоізоляції за формулою

Отже, для забезпечення температури на поверхні теплопроводу до , потрібно покрити його двадцятитрьохміліметровим шаром мінвати.

На лінії виготовлення фруктової карамелі, спільно з теплопроводами пролягають і холодопроводи, які транспортують фреон до темперувальних шаф. Відомо, що для трубопроводів, розміщених в закритих приміщеннях, і транспортуючих речовин з температурою нижчою від температури оточуючого середовища, є характерною проблема утворення конденсату. Тепле повітря, стикаючись з холодною поверхнею трубопроводу, температура котрого менша температури точки роси, конденсується, внаслідок чого на поверхні трубопроводу з'являються краплі води, паморозь. Для усунення цього недоліку застосовується теплоізоляція, що дозволяє підняти температуру ізольованого обладнання вище точки роси. [6; c26]

Розрахуємо, який шар теплоізоляції необхідно використати.

1. Спочатку розрахуємо коефіцієнт конвективної теплопередачі в закритому приміщенні:

2. Тепер знайдемо саму товщину теплоізоляції:

Отже, для забезпечення належного підведення теплоносія і холодоагенту до відповідного обладнання, дотримуючись СН, на лінії виробництва карамелі з фруктовою начинкою, трубопроводи необхідно покрити шаром мінвати. Трубопроводи по яким транспортується пара потрібно обгорнути двадцятитрьохміліметровим шаром мінвати, а трубопроводи з фреоном сорокатрьохміліметровим.

9.3. Безпека життєдіяльності в надзвичайних ситуаціях

В процесі виготовлення карамелі з фруктовою начинкою найбільш вірогідною причиною виникнення НС є пожежа. Для запобігання їй потрібно проаналізувати можливі джерела пожежної небезпеки, фактори які можуть сприяти їм. Розробити систему організаційних і технічних протипожежних заходів. Скласти план дій на випадок пожежі.

На протяжності всієї лінії присутнє електричне обладнання. Струм і наслідки його дії при відповідних умовах перетворюються в потужне джерело запалювання горючого середовища. Статистика показує, що найчастіше це може спричиняти: невідповідність експлуатованого електрообладнання умовам навколишнього середовища, механічні причини, а саме - несправність і пошкодження електрообладнання, великі струмові перевантаження електрообладнання, апаратури і електропроводів, виникнення великих температур, електричної дуги і іскор в результаті короткого замикання, іскри при розрядах статичної електрики, а також розрядах блискавки.

Фактором, що створює потенційну небезпеку є наявність запиленого повітря, при просіювання цукру, яке є легкозаймистим, і може спалахнути від відкритого вогню неподалік.

У той же час на виробництві можливі такі основні причини загорянь і пожеж:

– порушення правил пожежної безпеки при поводженні з відкритими джерелами вогню (електрогазозварювальні роботи, застосування паяльних ламп і факелів для розігріву і т.д.);