Проект системы управления процессом производства майонеза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

К основным задачам автоматизации на предприятии относятся: повышение производительности труда в результате сокращения численности обслуживающего персонала и увеличение выработки продукции на агрегатах и в цехах на тех же площадях; устранение труда человека на участках с тяжелыми условиями труда (где повышенная запыленность воздуха, где высокий уровень шума, и т. д. ); общее повышение культуры труда, в том числе и управленческого, облегчение его условий; совершенствование технологического процесса, направленного на повышение единичной мощности агрегатов, а также на улучшение качества продукции. Все это невозможно без средств и системы автоматизации.

Поэтому необходимо создавать и широко внедрять комплексные автоматизированные системы управления (системы позволяющие предполагать не только автоматическое обеспечение нормального хода процесса с использованием различных автоматических устройств (контроля, регулирования, сигнализации и др.), но и автоматическое управление пуском и остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях. ) на основе применения современных технических средств и вычислительной техники, а также современные способы управления, базирующихся на использовании микроэлектроники, вычислительной технике, новейших приборов, всей индустрии информатики.

Таким образом, перед нами была поставлена цель - спроектировать такую систему управления процессом производства майонеза, которая будет обладать высокой надежностью и эффективностью.

Общее ознакомление с предприятием

История Группы компаний берёт начало от ЗАО "Синтез". Это предприятие занималось выпуском минизаводов по производству подсолнечного и сливочного масла, сгущенного молока, а так же создало по голландской технологии завод по производству песчано-цементной плитки для наружных отделочных работ. В 1994 году руководство ЗАО "Синтез" приобрело контрольный пакет акций АО "Эфирное" и получило управление над одним из старейших в России заводов (основанного еще в 1897 году) по производству кориандрового и анисового масла, которое использовалось крупнейшими мировыми производителями душистых веществ. Одним из названий завода было "Эфирный комбинат", и сокращение этого названия дало название всей Группе компаний - "ЭФКО".

В 1897 году в слободе Алексеевка рижским купцом Карлом Габеркорном был построен самый крупный по тем временам завод по переработке аниса. Завод был расположен в удобном месте, на въезде в Алексеевку со стороны волостей, выращивающих наибольшее количество аниса. На заводе применялась передовая на то время технология. Здесь перерабатывались анис, кориандр, фенхель, чабрец, полынь.

В годы гражданской войны завод утратил свое значение, - помещения завода стали использоваться под различные военные и административные нужды, пустующие здания использовались под конюшни.

Восстановление завода началось в 1923 году. Были собраны работавшие на заводе в довоенное время специалисты, установлено новое оборудование, отремонтированы цеха. В 1929 году завод достиг поразительной по тому времени производительности - 48 тонн кориандра в сутки, а к 1935 году это цифра поднялась до 96 тонн.

С ростом переработки кориандра возникла проблема использования обезэфиренных отходов. Строительство маслоэкстракционного завода для переработки обезэфиренного кориандра началось в Алексеевке в 1933 году рядом с действующим заводом эфирных масел.

С началом работы МЭЗа, после слияния двух заводов образовался Алексеевский эфиромаслоэкстракционный комбинат, который производил три вида конечной продукции: кориандровое эфирное масло, кориандровое жирное масло и кориандровый шрот. В 1935 году на заводе была организована научно-техническая лаборатория.

Процесс постоянного развития и совершенствования комбината остановила Великая Отечественная война.

В 1953 году был спроектирован более производительный непрерывно-действующий аппарат, который один в состоянии переработать до 240 тонн кориандра в сутки.

В 1956 году комбинат из сезонного превратился в предприятие, работающее круглый год.

В 1972 году коллектив комбината отмечал 75-летний юбилей своего предприятия. Успехи комбината были отмечены высокой правительственной наградой - орденом "Знак Почета".

В начале 1983 года на территории комбината был открыт цех по производству косметической продукции.

Изменившаяся в конце 80х - начале 90х годов политическая и экономическая ситуация в России внесла коррективы в жизнь комбината. Новый этап в жизни комбината наступил в 1994 году, когда Акционерное общество закрытого типа "Синтез" стало владельцем контрольного пакета акций АО "Эфирное". В августе 1994 года Генеральным директором АО "Эфирное" был избран Валерий Николаевич Кустов, работавший ранее руководителем АОЗТ "Синтез".

Основополагающими видами деятельности были выбраны производство и бутылирование подсолнечного масла, а также строительство комбикормового завода на территории предприятия.

Для обеспечения устойчивой загрузки предприятия качественным сырьем на протяжении всего года были арендованы, а затем и приобретены, пять элеваторов.

После приобретения эфирного комбината старые цеха его были отремонтированы, а для организации производства были отстроены новые помещения. Благодаря применению современных технологий и импортного оборудования производственные процессы на комбинате стали полностью автоматизированы.

В августе 1998 года начал работу майонезный цех, в сентябре 2000 года - цех по расфасовке сливочного масла, а в ноябре 2001 - цех по производству кетчупа.

В мае 2002 года открылся завод "ЭФКО-Слобода" по производству промышленных жиров, на организовано производство целого спектра высококачественной продукции, необходимой для российской пищевой промышленности (кондитерские жиры, заменители молочного жира, тугоплавкие маргарины, мягкие масла).

В 1999 году Группа компаний занялась инвестициями в сельское хозяйство. Была создана управляющая компания "Эфко-ресурс". Сегодня аграрно-инвестиционный комплекс группы компаний "ЭФКО" объединяет 30 хозяйств Белгородской и Воронежской областей.

Для решения задач управления грузопотоками по отправке готовой продукции в Торговые дома и другим потребителям, по обеспечению производства сырьем, материалами, комплектующими, а также по перевозкам сельскохозяйственной продукции реформируемых хозяйств создана собственная транспортная служба, которая координирует деятельность собственного и привлеченного автомобильного, речного и железнодорожного транспорта и является основой комплекса логистики группы компаний "ЭФКО".

Задачи стратегического планирования решаются управляющей Аграрно-промышленной инвестиционной компанией "ЭФКО" (АПИК "ЭФКО"), которая осуществляет руководство шестью основными функциональными комплексами.

Аграрно-инвестиционный комплекс включает в себя сельскохозяйственное производство и структуры для его обеспечения.

Комплекс заготовки и хранения снабжает производство качественным сырьем на протяжении всего года.

Производственный комплекс является основой Группы компаний и производит растительные, сливочные и комбинированные масла, а также соусы под торговыми марками "Слобода", "Altero" и "Нежка". Новым направлением стал выпуск специализированных жиров промышленного назначения.

Комплекс маркетинга и сбыта выполняет функции продвижения и реализации продукции Группы компаний в регионах России.

Комплекс логистики обеспечивает бесперебойную доставку продукции по всей территории России.

Комплекс строительства позволяет в кратчайшие сроки осуществлять подготовку к пуску современных технологических производственных линий.

В состав строительного комплекса группы компаний "ЭФКО" входят ремонтно-строительное подразделение ОАО "ЭФКО" и две передвижные механизированных колонны: ПМК "Союзпарфюмерпром" и ПМК "Промгражданстрой". Они расположены в городе Алексеевка и имеют давний опыт сотрудничества с Группой компаний. В структуру "ЭФКО" они были интегрированы летом 2001 года.

ПМК "Промгражданстрой" была создана в августе 2000 года, после слияния нескольких ПМК и СМУ, в том числе и старейшей в Алексеевке ПМК-166, специалисты которой принимали участие в строительстве заводов "Химмаш" и "Девиз".

Сферу деятельности строителей можно разделить на строительство промышленных объектов (промстрой) и на строительство объектов, не задействованных непосредственно в производстве (гражданстрой). Профессионализм и опыт строителей позволяют решать задачи любой сложности, связанные с производством, сельским хозяйством и социальной сферой: строить современные заводы, цеха, фермы, склады, жилье для сотрудников "ЭФКО"; проводить ремонтные работы и бюджетные работы по благоустройству города.

Строительные организации "ЭФКО" успешно решают задачи создания объектов для нужд аграрно-инвестиционного комплекса группы компаний "ЭФКО". Такая потребность возникла в связи с приходом "ЭФКО" в сельское хозяйство и созданием управляющей компании "Эфко-Ресурс" в 1999 году.

При участии группы компаний "ЭФКО" построены жилые дома, лечебно-диагностический центр, спортивный комплекс. В январе 2002 года началось строительство учебно-гостиничного комплекса в г. Алексеевка.

На сегодняшний день группа компаний "ЭФКО" является одним из лидеров российской масложировой отрасли, постоянно расширяя ассортимент производимой продукции и успешно осваивая новые сферы деятельности.

1. Бизнес-план реализации проекта

1.1 Бизнес планирование на предприятии

Бизнес-план представляет собой документ, описывающий все основные аспекты, связанные с осуществлением проекта и последующими результатами; анализирующий проблемы, с которыми может столкнуться предприятие или фирма, а также способы их решения.

При реализации проекта, результаты которого отражаются на выпускаемой продукции, в том числе ее обновлении, бизнес-план помогает предпринимателям изучить емкость и перспективы развития будущего рынка сбыта; оценить затраты по изготовлению и реализации, чтобы определить потенциальную прибыль задуманного дела; определить показатели, по которым можно будет регулярно узнавать, идет дело на подъем или катится к развалу.

Правильно составленный бизнес-план в конечном счете, отвечает на вопросы: стоит ли вообще вкладывать деньги в данное дело и окупятся ли все затраты сил и средств. Таким образом, будущий инвестор проекта анализирует и проверяет разумность предполагаемых идей и их реалистичность.

1.2 Характеристика предприятия

Группа компаний «ЭФКО» включает в себя несколько предприятий, которые составляют производственный комплекс группы компаний.

- ОАО «ЭФКО» - завод по производству подсолнечного рафинированного и нерафинированного масла, майонезов и кетчупов.

- ООО «ЭФКО - Слобода» - завод по производству специализированных масел и жиров.

- ОАО « Содружество» и ОАО « Красногвардейский молочный завод» - молочные заводы по производств сливочного масла, сухого молока, сыров.

Основное производство компании представлено комбинатом ОАО «ЭФКО», расположенным в городе Алексеевка Белгородской области.

Под торговой маркой «Слобода» выпускаются хорошо знакомые российским потребителям рафинированное дезодорированное подсолнечное масло, нерафинированное подсолнечное масло, майонез «Оливковый», «Стрелецкий», «Провансаль», «Лимонный», сливочное масло.

Под торговой маркой «Altero» выходят триpremium- продукта: подсолнечное рафинированное масло Altero Gold, нежный майонез Altero Oliva и мягкое масло Altero Santel. Эти продукты сделаны с добавлением лучшего оливкового масла Extra Virgin, что делает их более полезными для организма, придает изысканный вкус и наполняет витаминами.

Под торговой маркой «Нежка» выпускается низкокалорийный майонез «Нежка» Летний и масло мягкое «Нежка» Летнее.

Комбинат использует новую технологий физической рафинации без применения химикатов, что позволяет получать подсолнечное масло высшей степени очистки, сохраняя при этом все полезные вещества. Эти и другие используемые технологии гарантируют качество продукции.

Новым направлением в деятельности группы компании «ЭФКО» стало

производство современных кондитерских жиров. В 2002 году открылся завод «ЭФКО - Слобода» по комплексной переработке растительных масел. Линия включает в себя оборудование по фракционированию, переэтирификации и гидрированию растительных масел.

Предприятие хорошо зарекомендовало себя на рынке, и его продукция пользуется широким спросом у потребителей.

1.3 Характеристика продукта

Майонез представляет собой смесь триглицеридов высших жирных кислот (до 98-99 %) и сопутствующих им компонентов. Это продукт используемый в кулинарии, как приправа, так и в натуральном виде .

В настоящее время наблюдается тенденция развития масложировой промышленности, выпуск майонеза в 2004 году увеличился на 360, 325 тыс. тонн, по сравнению с 2002 годом. В год население потребляет 725,450 тыс. тонн майонеза.

Майонез, выпускаемый ОАО «ЭФКО» успешно конкурирует, так как соответствует всем требованиям ГОСТа 1129-93 , обладает высокими органолептическими показателями (без постороннего запаха, без фосфорсодержащих веществ и мыла), не высокая стоимость майонеза, имеет оригинальную упаковку.

1.4 Характеристика конкурентов и выбор конкурентной стратегии

Основными преимуществами выпускаемого майонеза являются: высокое качество, содержание витаминов и натуральных полезных веществ, большой срок годности (до трех месяцев).

Для успешной конкуренции продукта на рынке важное значение имеет имидж фирмы, реклама продукции и размещение предприятия. ОАО «ЭФКО» зарекомендовало себя как успешно развивающееся предприятие, оно входит в десятку самых крупных предприятий масложировой промышленности России, и поэтому успешно конкурирует. На предприятии осуществляются инновационные процессы, связанные с увеличением ассортимента продукции, усовершенствованием технологий и способов производства продукции, модернизацией существующего оборудования и освоением нового, также увеличивается выпуск продукции. Реклама продукции, выпускаемой ОАО «ЭФКО» проводится на телевидении, в журналах «Масложировая промышленность», «OIL WORLD».

1.5 Цель и задачи проекта

Основной целью проекта является создания автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) производства майонеза на базе двухуровневой структуры, а так же снижение затрат на производство основных видов продукции путем повышения эффективности контроля, учета и управления работой основного производства.

В условиях автоматизированного управления должна быть обеспеченна высокая производительность труда, снижение расходных норм на вспомогательные материалы и сырье, за счет чего предприятием будет получена дополнительная экономия.

1.6 Обоснование рынков сбыта

Майонез - это продукт, который всегда был важен для человека.

Продукция ОАО "ЭФКО " потребляется и находит сбыт не только на территории Белгородской области. В больших количествах майонез находит потребление и в других областях.

Цена на майонез повышается за счет роста цен на электроэнергию и горючесмазочные материалы. Резкого самопроизвольного роста цены быть не может ввиду наличия конкуренции с предприятиями, выпускающими подобную продукцию.

1.7 Производственный процесс

Процесс производства майонеза является относительно простым технологическим процессом.

К основным параметрам, характеризующим производственный режим в процессе приготовления майонеза относятся температура подаваемого в варочную ёмкость подсолнечного масла и строгое соблюдение частоты вращения мешалки в варочной ёмкости и частоты вращения гомогенизатора.

Таким образом, от строгого наблюдения за основными параметрами приготовления майонеза, от соблюдения режимов приготовления майонеза зависит ритмичность и экономичность работы.

Существующая система оперативно-диспетчерского управления основана на ручном сборе, обработки данных в лабораторных условиях и передачи их диспетчеру. Все это приводит к следующим серьезным недостаткам:

- недостаточный объем и низкая скорость обработки информации;

недостаточная точность информации в связи с субъективной оценкой контролируемых параметров, что приводит к большим погрешностям информации;

искажение информации при передаче ее диспетчеру.

Все это приводит к снижению технико-экономических показателей (производительность, себестоимость, качество), а в отдельных случаях к полной остановке отдельных технологических цепочек. К тому же локальные средства автоматики морально и физически устарели.

Возможны следующие альтернативные варианты устранения недостатков:

- замена существующих локальных средств на более надежные, точные, современные средства;

- внедрение микропроцессоров, автоматизирующих процесс сбора и обработки информации;

внедрение средств вычислительной техники для обработки, анализа информации и принятия решений по управлению;

использование современного программного обеспечения, позволяющего реализовать многозадачность, повысить наглядность представления информации, создавать удобный интерфейс пользователя и способного работать на недорогой вычислительной технике.

Все это позволит:

увеличить объективность, скорость и точность обработки поступившей информации;

повысить скорость передачи информации диспетчеру;

- значительно увеличить эффективность принимаемых решений по управлению.

Для максимального использования преимуществ каждого из перечисленных вариантов предполагается объединить все варианты в Автоматизированной Системе Управления.

1.8 График выполнения работ (календарный план)

Примерные сроки выполнения проекта.

1) Выдача задания на проектирование с 01.01.2007 по 01.03.2007;

2) Заказы на оборудование, приборы, материалы и их приобретение, заключение договора на реализацию проекта с 10.03.2007 по 31.05.2007;

3) Монтаж АСУТП, наладка приборов и схемы с 01.06.2007 по 30.09.2007;

4) Наладка, регулировка АСУТП в работе - сентябрь 2007 года (сезон);

5) Пуск в эксплуатацию - октябрь 2007 года

1.9 Обеспечение проекта материальными и трудовыми ресурсами

В связи с тем, что ОАО "ЭФКО" не располагает значительной материальной базой, денежные средства на реализацию проекта будут получены за счет кредита.

Потребностей в дополнительных помещениях нет. При реализации проекта может возникнуть необходимость в оборудовании специальных помещений под вычислительный центр, щитовые и диспетчерские. Все приборы и средства автоматизации - серийные. Для связи верхнего и нижнего уровней обработки информации необходимо обеспечить местную телефонную связь между диспетчерскими пунктами, а также кабельную связь между ПЭВМ и микроконтроллерным комплексом.

1.10 Стратегия финансирования

1.10.1 Источники финансирования проекта

Развитие рыночных отношений внесло значительные коррективы в порядок формирования и использования финансовых ресурсов, предназначенных для инвестирования.

Одним из источников финансирования может быть кредитование, что широко используется в современной экономической обстановке большим числом предприятий, однако привлечение средств за счет кредитования обосновано при реализации больших проектов, финансировать которые невозможно из собственных средств на развитие предприятия.

По мере расширения прав регионов в управлении хозяйственной деятельностью повышается роль местных бюджетов, что выражается в увеличении их доли в централизованных капитальных вложений. В ряде регионов поддержка инвестиционной активности за счет средств областного бюджета. Одним из способов распределения инвестиций, предназначенных на капитальные вложения, являются кредиты на долговременное развитие проектов жизненно важных для данного региона.

Другим источником финансирования проектов является выпуск акций, но так как выпуск акций целесообразно производить при реализации больших капитальных проектов, а объем средств необходимый для реализации данного проекта не велик, то данный источник финансирования можно исключить из рассмотрения.

Исходя из раздела “Технико-экономические расчеты”, единовременные капитальные вложения в реализацию проекта составляют:

Кекв = К + И = 751278,2 + 791519,8 = 1542798 р., т.е. предполагается для финансирования взять кредит.

Период возврата кредита:

Ткред = Кекв/[ДПгод - Ск*(Кекв/100)], где

ДПгод=994780,2 р. - прирост прибыли в расчете на год после реализации проекта;

Ск=18% - ставка за кредит в расчете на год.

Ткред = 1542798/(994780,2 - 0,18*1542798) = 2 года

Т.е. в результате внедрения проекта возможность возврата кредита предоставляется через 24 мес.

1.10.2 Оценка риска выполнения проекта

Деятельность ОАО “ЭФКО” как предприятие, функционирующего в условиях рыночной экономики, неизбежно связано с рисками, которые напрямую влияют на успешное внедрение проекта в производство сгущенного молока.

Внедрение нового проекта всегда связано с понятием риска. К основным видам риска, сопровождающим нормальное функционирование предприятия, относятся внутрифирменные, финансовые и коммерческие риски.

Внутрифирменные риски - это риски принятия неверных решений, которые могут быть вызваны: недостаточным вниманием к анализу и планированию производства; утечкой коммерческой и научно-технической информации; недовольством работников предприятия, которое может привести к забастовкам. Для уменьшения отрицательных последствий внутрифирменных рисков необходимо:

- контролировать производственный процесс с точки зрения управления, следить за оборотом документации;

- тщательно подбирать управляющих производством, их квалификация должна быть достаточно высока;

- моделировать ситуации, которые могут возникнуть при внедрении рисковых проектов;

- создать благоприятный климат в коллективе предприятия при реализации нового проекта.

Финансовые риски - риски неплатежа за поставленный товар, риск неоптимального распределения финансовых средств при планировании производства товаров. Для уменьшения влияния этих рисков, на предприятии должна производиться тщательная работа при определении приоритетных направлений деятельности предприятия, глубокая оценка рентабельности реализации выпускаемой продукции. Кроме того при составлении договоров с поставщиками сырья и посредническими организациями по реализации товара следует не забывать о компенсации причиненного убытка в случае нарушения ими условий договора.

Коммерческие риски связаны со сбытом продукции. Это низкий объем реализации товаров, неэффективная работа сбытовой сети, неудачный вывод на рынок нового товара, падение спроса на продукцию, изменение котировок и цен на сырье.

К способам уменьшения отрицательных последствий относятся:

- более тщательная работа по выбору рынков сбыта продукции, изучение возможностей потребителя;

- внесение в товар изменений, улучшающих его качество;

- предвидение активности конкурентов;

- прогнозирование колебаний спроса и предложений, вследствие этого сокращение или увеличение товарных запасов, закупок сырья и т.д.

При реализации данного проекта возможны все вышеперечисленные виды рисков.

Но так как этот проект не связан со значительным нарушением существующей на предприятии структуры сбыта продукции и поставок сырья, а также с изменением структуры предприятия и серьезной реорганизацией производства, то можно заключить, что риск при реализации данного проекта сведении к минимуму.

2. Описание технологического процесса

Дезодорация - последняя ступень в рафинации подсолнечного масла и требует максимум внимания для получения качественного масла.

Цель этого процесса - сделать масло пригодным для покупателя, удалив все, что делает нежелательную кислотность, запах и вкус.

Запахи и ароматы, это в основном альдегиды, кетоны и углеводороды, удаляются одновременно с жирными кислотами. Будучи более летучими, чем масло, они дистиллируются при высоких температурах барботажным паром при вакууме.

В случае химической рафинации в секции дезодорации происходит удаление одорирующих веществ, а в случае физической рафинации - совмещение удаления одорирующих веществ с удалением свободных жирных кислот при проведении физической рафинации.

Дезодоратор выполнен в виде тарельчатой вертикальной колонны, содержащей встроенные системы рекуперации теплоты и окончательного нагрева масла. Для рекуперации теплоты нижняя тарелка оснащена тремя змеевиками, в два из которых подается масло, поступающее на дезодорацию. Третий водный змеевик, который находится в центральной камере нижней тарелки, используется только для охлаждения масла при остановке секции дезодорации. Для окончательного нагрева верхняя тарелка содержит несколько змеевиков, в которые из парогенератора подается пар высокого давления. Средние тарелки предназначены для дезодорации масла. Все тарелки оснащены барботерами барботажного пара и направляющими перегородками, позволяющие избежать мертвые зоны при движении масла. Барботеры представляют собой концентрические перфорированные трубы, уложенные у днища тарелок. Отверстия для выхода пара из барботера выполнены с фасками, чтобы избежать их забивание нагаром. Пары из дезодоратора отводятся по центральной газоотводной трубе.

Процесс выглядит таким образом:

Исходное отбеленное вымороженное масло после контрольного фильтрования поступает в первый змеевик нижней (рекуперационной) тарелки дезодоратора, в которой нагревается до 80-100С, а затем подается в деаэратор содержащий распылительные форсунки и подсоединенный через дезодоратор к вакуумной системе, где при температуре 100-120С из масла удаляется влага и воздух.

Далее масло насосом подается во второй змеевик нижней (рекуперационной) тарелки дезодоратора, в которой продолжается рекуперационный нагрев недезодарированного масла до 160-180С теплотой дезодорированного масла.

Выходя из змеевиковов нижней тарелки, масло поступает в верхнюю тарелку, в которой нагревается до требуемой температуры 240-260С паром высокого давления, поступающим в змеевики верхней тарелки из парогенератора.

Масло дезодорируется на 4-х тарелках дезодоратора. масло течёт за счёт гравитации через лабиринт в каждой тарелке и перетекает с тарелки на тарелку по переливным трубам. Барботажный пар подается в барботеры, уложенные у днища тарелок для дистиляции жирных кислот и одорирующих веществ.

Температура дезодорации масла 240-260С.

Разряжение в дезодораторе 2 мм.рт.ст.

На последней нижней (рекуперационной) тарелке дезодорированное масло охлаждается до 100-140С, отдавая теплоту исходному маслу, перекачиваемому по первому и второму змеевикам этой тарелки.

Лимонная кислота вводится в центральный стакан нижней тарелки. В производстве используется 10%-й раствор лимонной кислоты, которая связывает металлы, усиливает действие токоферолов.

Далее одна часть масла разливается в бутылки ,а другая поступает в отделение производства майонеза.

Майонез стандартизуют, исходя из следующего планового состава готового продукта: 67% жира, 2.8% углеводов и 3% белков.

Производство майонеза периодическим способом складывается из следующих последовательно осуществляемых операций:

подготовка воды

подготовка горчицы

подготовка уксусного раствора

приготовление майонезной эмульсии

гомогенизация

Сырье, используемое для производства майонеза, должно иметь документы о качестве установленной формы.

Подготовка питьевой воды

Вода, используемая в технологическом процессе, находится в сборнике для питьевой воды, откуда происходит ее дозирование на подготовку уксусного раствора и горчицы. Вода направляется на водоподогреватель ЕПВ.К водоподогревателю подается пар, давление пара не более 1,5 кгс / см2 . После выхода на заданную температуру (850С), вода направляется в вакуумный смеситель ВС .

Подготовка горчицы

Для избежания появления в майонезе излишне горького привкуса горчичный порошок предварительно запаривают в емкости подготовки горчицы ЕПГ. Для предварительного запаривания воду из сборника питьевой воды дозируют в необходимом объеме. Сухой горчичный порошок подается со склада.

В рубашку емкости ЕПГ подается пар, вода нагревается до температуры 400С, пар перекрывается. Затем подается отвешенный на одну варку горчичный порошок. Включается мешалка на 3 - 5 минут. Затем открывается вентиль подвода вакуума. В емкости ЕПГ создается разряжение 0,3 - 0, 4 кгс / см2 , горчица выдерживается в емкости не менее, чем три часа.

Подготовка уксусного раствора

Подготовка уксусного раствора производится в емкости ЕПУР. Дозирование воды на приготовление уксусного раствора производится из сборника питьевой воды центробежным насосом Н3.

Уксусная кислота подается из подготовительного отделения. Концентрация уксусного раствора, применяемого в технологическом процессе 10 ± 0,1 %.

Перемешивание производится при помощи мешалки (70 об / мин) в течение 7 - 10 минут. Затем отбирают пробу для анализа, а при необходимости корректируют водой или уксусной кислотой, доводя концентрацию до 10 ± 0,1 %.

Приготовление майонезной эмульсии

Приготовление майонезной эмульсии производится в вакуумном смесителе ВС, , в котором создается вакуум 0,5 - 0,6 кгс / см2 . Затем в смесительную емкость ВС подается заданное по рецептуре количество воды из водоподогревателя ЕПВ. В условиях вакуума из бункера в смеситель подается яичный порошок со склада. Обороты мешалки при этом составляют 25 - 30 об / мин. Затем включается гомогенизатор (обороты электродвигателя 1500 об / мин).

Не допускается смешивать добавки, растворимые в воде, с добавками, растворимыми в масле. Необходимо водить их последовательно.

Далее со склада подается охлажденное до температуры 18С подсолнечное масло (отвешенное количество), а затем горчица из емкости подготовки горчицы ЕПГ.

Обороты двигателя гомогенизатора 3000 об / мин, обороты мешалки 25 - 30 об / мин.

Затем при оборотах мешалки 25 - 30 об / мин, оборотах гомогенизатора 1500 об / мин из подготовительной емкости подается оливковое масло.

Затем дозируется 10 % - ный раствор уксусной кислоты из емкости подготовки уксусного раствора ЕПУР.

Обороты электродвигателя гомогенизатора увеличиваются до 3000 об / мин, обороты мешалки при этом 25 - 30 об / мин. в этом режиме происходит перемешивание и гомогенизация майонезной эмульсии в течение 5 - 7 минут. После перемешивания майонез направляется в расходный бак к фасовочным машинам.

Ведение технологического процесса по приготовлению майонеза предусматривается вести в ручном и автоматическом режимах в соответствии с «Инструкцией по приготовлению майонеза в вакуумном смесителе».

Фасование майонеза производится немедленно после приготовления, так как соприкосновение с кислородом воздуха ухудшает вкус и сохранность майонеза. Из расходных баков готовый майонез подается в дозаторы фасовочноупаковочных машин, которые разливают майонез в полимерные пакеты из термосвариваемых пленок, стеклянные банки и ПЭТ - баночки.

3. Описание автоматизированной системы управления

3.2 Назначение, структура и функции автоматизированной системы управления

Разрабатываемая АСУТП предназначена для управления технологическим процессом производства майонеза. По структуре, разрабатываемая АСУТП является распределенной двухуровневой. Нижний уровень базируется на программируемом микропроцессорном контроллере ADAM -5000, работающий по локальной схеме и отвечающий за программное управление технологическим процессом.

Верхний уровень разрабатываемой АСУТП - это вычислительная машина, на которой реализуются сложные алгоритмы управления и решаются задачи оптимизации с выдачей коррекции установок и настроек регуляторам нижнего уровня, обработку и предоставление информации в более удобном виде.

С центрального пульта управляет всем технологическим процессом, владея минимумом информации.

В случае выхода из строя ЭВМ верхнего уровня, нижний продолжает вести технологический процесс по локальной схеме, пусть даже не с оптимальными настройками.

В случае выхода из строя отдельного контура управления нижнего уровня, оператор может вести управление процессом в ручном режиме.

Таким образом, распределенная АСУТП лишена недостатков локальной и централизованной систем, получив их достоинства - высокую эффективность в управлении и работе. Поэтому при разработке новой АСУТП была принята именно эта схема.

В настоящее время широкое применение для работы на нижнем уровне в распределенных АСУТП и индивидуально, получили программируемые микропроцессорные контроллеры.

В данном проекте в качестве программируемого микропроцессорного контроллера был принят ADAM - 5000. Применение на нижнем уровне распределенной АСУТП контроллера, обладающего высокой надежностью, а на верхнем уровне - ЭВМ типа Pentium 2, Имеющий монитор, позволяющий зрительно наблюдать за ходом технологического процесса, дисковое пространство размером 4,3 Гбайта и возможность ввода информации с клавиатуры и вывода информации на печать, позволило создать систему:

а) надежную;

б) высокоэффективную;

в) компактную;

г) легко наращиваемую;

д) перенастраиваемую на любое производство

3.2 Описание функциональной схемы автоматизации

Контроль уровня в емкости хранения масла

Сигнал 0-5 мА с буйкового уровнемера Сапфир 22ДУ позиция (1-а) поступает на АЦП контроллера, далее на процессор где он обрабатывается. После обработки контроллер посылает выходной сигнал через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (1-б) на отсечной клапан 22с32п позиция (1-в).

Заполнение емкости хранения подготовленного масла

Сигнал с контроллера через магнитный пускатель ПБР-3М КМ1 включает двигатель М1.

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (2-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Одновременно на процессор через АЦП поступает сигнал с тензометрического датчика PR 6201/13L позиция (2-б) через нормирующий преобразователь Uniflex DMS позиция (2-в). Если температура масла больше 18C, то трехходовой клапан 15с23п (2-и) через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (2-з) переключается в положение возврат, а регулирующий клапан 25ч38нж позиция (2-д) через электропневматический преобразователь ЭПП (2-г) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если температура меньше 18 C, а заданное значение веса масла в емкости ЕМ не достигнуто, то трехходовой клапан 15с23п (2-и) переключается сигналом контроллера в положение прямого протекания масла. Одновременно с этим, при достижении значения веса масла в ёмкости ЕМ заданного значения, открывается отсечной клапан 22с32п (2-ж).

Дозирование воды

Сигнал с расходомера-счетчика Взлет ЭР-510 позиция (5-а) поступает на АЦП и далее на процессор где в соответствии с программой по заданному соотношению необходимое количество воды делится на две ёмкости: подготовки воды и запаривания горчицы. Т.о. сигнал с процессора через электропневматические преобразователи ЭПП позиция (5-б,5-г) поступает на отсечные клапаны 22с32п позиция соответственно (5-в,5-д).

Контроль температуры в емкости подогрева воды

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (6-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Если температура меньше 85 C, то через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (6-б) регулирующий клапан 25ч38нж позиция (6-в) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если температура равна 85 C, то регулирующий клапан 25ч38нж позиция (6-в) перекрывает подачу пара .

Контроль температуры в емкости запаривания горчицы

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (10-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Если температура меньше 40C, то через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (10-б) регулирующий клапан 25ч38нж позиция (10-в) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если температура равна 40 C, то регулирующий клапан 25ч38нж позиция (10-в) перекрывает подачу пара .

Дозирование уксусной кислоты в емкость приготовления уксусного раствора

Отсечной клапан 22с32п “НЗ” позиция (8-в) через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (8-б) переключается в положение наполнения емкости приготовления уксусного раствора. В соответствии с сигналом от расходомера-счетчика Взлет ЭРСВ-011 позиция (8-а) отмеряется необходимое количество уксусной кислоты.

Управляющее воздействие с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП закрывает отсечной клапан 22с32п позиция (8-в).

Варочная емкость

Управляющий сигнал с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП (7-а) открывает отсечной клапан 22с32п позиция (7-б) для заполнения варочной емкости водой, а через магнитный пускатель ПБР-3М КМ5 запускает двигатель насоса; в соответствии с сигналом от расходомера-счетчика Взлет ЭРСВ-022 позиция (12-а) отмеряется необходимое количество воды, после чего двигатель останавливается, а клапан закрывается.

Затем через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (15-а) открывается отсечной клапан 22с32п позиция (15-б) и создается атмосфера разряжения.

Сигнал через магнитный пускатель ПБР-3М КМ8 запускает гомогенизатор ГМ, а сигнал контролера прошедший через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (18-а) переключает трехходовой клапан 15с23п позиция (18-б) в положении циркуляции.

Управляющий сигнал с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП (13-б) открывает отсечной клапан 22с32п позиция (13-в); в соответствии с сигналом от расходомера-счетчика Взлет ЭРСВ-022 позиция (13-а) отмеряется необходимое количество яичной пасты, поступающей в вакуумный смеситель через гомогенизатор. Управляющее воздействие с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП закрывает отсечной клапан 22с32п позиция (13-в).

Загрузка подсолнечного масла

Управляющий сигнал с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (3-а) открывает отсечной клапан 22с32п (3-б), а через магнитный пускатель ПБР-3М КМ2 запускает двигатель насоса. После прошествия заданного интервал времени двигатель останавливается, а клапан закрывается.

Загрузка оливкового масла

Управляющий сигнал с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (12-б) открывает отсечной клапан 22с32п (12-в), в соответствии с сигналом от расходомера-счетчика Взлет ЭРСВ-022 позиция (12-а) отмеряется необходимое количество оливкового масла. Управляющее воздействие с контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП закрывает отсечной клапан 22с32п позиция (12-в).

Загрузка уксусного раствора

Сигнал с кондукторометрического концентратомера АКК-201 позиция (9-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Если концентрация уксусной кислоты находится в диапазоне 9.9-10,1%, контроллер через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (9-г) открывает отсечной клапан 22с32п позиция (9-д). В противном случае уксусный раствор доводят до нужной концентрации путём добавления воды, а именно сигнал с процессора через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (9-б) поступает на регулирующий клапан 25ч38нж позиция (9-в), где по заданной программе он открывается на некоторую величину.

Также сигнал с контроллера через магнитный пускатель ПБР-3М КМ4 запускает двигатель насоса; в соответствии с сигналом от расходомера-счетчика Взлет ЭРСВ-022 позиция (12-а) отмеряется необходимое количество уксусного раствора, после чего двигатель останавливается, а клапан закрывается.

Регулировка температуры

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (14-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. По результатам обработки поступившего сигнала, контроллер через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (14-б) подает управляющее воздействие на регулирующий клапан 25ч38нж позиция (14-в).

Регулировка частоты вращения

Сигнал 0-5 мА с буйкового уровнемера Сапфир 22ДУ позиция (17-а) поступает на АЦП контроллера, далее на процессор где он обрабатывается. После обработки контроллер посылает выходной сигнал через регулирующий прибор Тми4М на тахометр электрический ТЭ-5, тем самым, изменяя частоту вращения оборотов двигателя мешалки и гомогенизатора.

После завершения варки майонеза сигнал контролера прошедший через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (18-а) переключает трехходовой клапан 15с23п позиция (18-б) в положении заполнения промежуточной емкости хранения майонеза; затем в определенный момент времени (в течении часа) сигнал контролера прошедший через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (19-а) открывает отсечной клапан 22с32п позиция (19-б) и готовый майонез поступает к фасовочным машинам.

Описание функциональной схемы автоматизации

Регулирование температуры масла на входе в деоэратор

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (1-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Далее регулирующий клапан 25ч38нж позиция (1-в) через электропневматический преобразователь ЭПП (1-б) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину.

Регулирование температуры в деоэраторе

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (2-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Если температура меньше 120 C, то через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (2-б) регулирующий клапан 25ч38нж позиция (2-в) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если температура равна 120 C, то регулирующий клапан 25ч38нж позиция (2-в) перекрывает подачу перегретого пара.

Регулирование температуры на входе в верхнюю тарелку дезодоратора

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (3-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Одновременно туда же приходит сигнал с преобразователя давления Метран-43-ДИ позиция (3-б). Оттуда уже в соответствии с программой контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП позиция(3-в) вырабатывается управляющий сигнал на регулирующий клапан 25ч38нж позиция (3-г).

Регулирование температуры на верхней тарелке дезодоратора

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция (4-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. . Далее регулирующий клапан 25ч38нж позиция (4-в) через электропневматический преобразователь ЭПП (4-б) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину.

Контроль температуры в дезодораторе

Сигнал с термопреобразователя сопротивления ТСМ Метран-203 позиция ([5-10]-а) поступает на контроллер и далее на дисплей оператора.

Регулирование давления пара в тарелках дезодоратора

Сигнал с преобразователя давления Метран-43-ДИ позиция ([11-16]-а) поступает на пневмоэлектрический преобразователь ПЭП позиция (([11-16]-б) затем на АЦП контроллера, и далее на процессор. Если давление меньше 1 кгс/см2 , то через электропневматический преобразователь ЭПП позиция ([11-16]-в) регулирующий клапан 25ч38нж позиция ([11-16]-г) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если давление равно 1 кгс/см2 , то регулирующий клапан 25ч38нж позиция (([11-16]-г) перекрывает подачу барботажного пара.

Регулирование давления пара в верхней тарелки дезодоратора

Сигнал с преобразователя давления Метран-43-ДИ позиция (17-а) поступает на пневмоэлектрический преобразователь ПЭП позиция (17-б), затем на АЦП контроллера, а далее на процессор. Если давление меньше 3 кгс/см2 , то через электропневматический преобразователь ЭПП позиция (17-в) регулирующий клапан 25ч38нж позиция (17-г) в соответствии с программой контроллера открывается на некоторую величину. Если давление равно 3 кгс/см2 , то регулирующий клапан 25ч38нж позиция (17-г) перекрывает подачу барботажного пара .

Контроль давления в дезодораторе

Сигнал с преобразователя давления Метран-43-ДВ позиция (18-а) поступает на пневмоэлектрический преобразователь ПЭП позиция (18-б), затем на АЦП контроллера, а далее на процессор и на дисплей оператора,откуда мы также можем следить за давлением в дезодораторе.

Регулирование расхода уксусной кислоты на входе в дезодоратор

Сигнал с вихревого расходомера 8800CF15SDE1D1M5 позиция (19-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор. Одновременно туда же приходит сигнал с другого вихревого расходомера 8800CF15SDE1D1M5 позиция (19-б). Оттуда уже в соответствии с программой контроллера через электропневматический преобразователь ЭПП позиция(19-в) вырабатывается управляющий сигнал на трехходовой клапан 15с23п позиция (19-г).

Контроль расхода масла на выходе из дезодоратора

Сигнал с вихревого расходомера 8800CF15SDE1D1M5 позиция (20-а) поступает на АЦП контроллера, а далее на процессор и на дисплей оператора.

Контроль уровня в верхней тарелки дезодоратора

Сигнал с буйкового уровнемера Сапфир 22ДУ позиция (21-а) поступает на АЦП контроллера, далее на процессор и на дисплей оператора.

Регулирование уровня в емкости деоэратора

Сигнал с буйкового уровнемера Сапфир 22ДУ позиция (22-а) поступает на АЦП контроллера, далее на процессор. Оттуда уже в соответствии с программой контроллера вырабатывается управляющий сигнал который через универсальный ключ УБП5300 (SA1) идёт на магнитный пускатель ПБР-3М (КМ1) и на электродвигатель насоса М1. Также включение и отключение может осуществляться с помощью двухэлементных кнопок управления КУ-112А (SB1,SB2 ).

Регулирование уровня в нижней тарелке дезодоратора

Сигнал с буйкового уровнемера Сапфир 22ДУ позиция (23-а) поступает на АЦП контроллера, далее на процессор. Оттуда уже в соответствии с программой контроллера вырабатывается управляющий сигнал который через универсальный ключ УБП5300 (SA2) идёт на магнитный пускатель ПБР-3М (КМ2) и на электродвигатель насоса М2. Также включение и отключение может осуществляться с помощью двухэлементных кнопок управления КУ-112А (SB3,SB4).

4. Описание комплекса технических средств

В связи с тем, что структурно - автоматизированная система управления разделена на два уровня, то сначала рассмотрим требования к каждому уровню отдельно, а затем требования к взаимодействию уровней (всю систему в целом).

4.1 Описание нижнего уровня

Сеть программируемых микропроцессорных контроллеров, которые способны управлять технологическим процессом автономно, в случае выхода из строя ЭВМ верхнего уровня. В основе нижнего уровня разрабатываемой АСУТП лежит программируемый микропроцессорный контроллер ADAM -5000. Для своевременного выявления всех нарушений и неисправностей в микроконтроллере должна проводиться самодиагностика всех основных узлов контроллера (ЦП, ОЗУ, АЦП, ЦАП, блок питания). Также требуется найти компромисс между защитными исполнениями контроллеров и быстротой замены вышедшей из строя платы.

В связи с тем, что внешние источники питания (промышленная электросеть) не защищена от сбоев и даже полного отключения, то в контроллере должен быть автономный источник питания, время работы которого позволяло бы осуществить аварийную остановку производства с минимальными потерями. Кроме того, нормальная эксплуатация нижнего уровня будет осуществляться если точность обработки поступающей информации о параметре не будет превышать регламентные границы, в которых удерживается этот параметр.

Нижний уровень управления представляет собой локальную

Нижний уровень разрабатываемой АСУТП отвечает за выполнение следующих функций:

а) опрос аналоговых и дискретных входов;

б) расчет и проверка управляющих воздействий в соответствии с заданными законами регулирования;

в) расчет совокупности управляющих воздействий в соответствии с анализом ситуации;

г) выдачу управляющих воздействий;

д) опрос портов, через которые отдельный контроллер связан с другими контроллерами и с верхнем уровнем;

е) тестирование основных узлов контроллера , в том числе АЦП, ЦАП, ЦП, устройств дискретного ввода-вывода;

ж) ручной ввод информации;

з) принятие и обработка информации в реальном масштабе времени; и) предупредительная сигнализация отклонений параметров.

Кроме того, с помощью пульта оператора аппаратчик может осуществить следующие функции:

1) вести оперативный контроль за ходом технологического процесса;

2) изменить установки цифровым регуляторам в ручном режиме.

При необходимости контроллер должен осуществить передачу какой -либо оперативной информации другому контроллеру или на верхний уровень.

4.2 Описание верхнего уровня

В связи с тем, что верхний уровень не осуществляет оперативного управления производством и территориально расположен вне производственных цехов, то к нему предъявляется гораздо меньше требований, чем к техническим средствам нижнего уровня. Из оставшихся требований можно выделить следующие:

- быстродействие ЦП персональной ЭВМ должно позволять выполнять все функции, для которых предназначен верхний уровень;

- для наглядного визуального отображения хода технологического процесса ЭВМ верхнего уровня должна быть оснащена видеомонитором, позволяющим воспроизводить графические элементы с достаточной скоростью;

- центральный процессор должен иметь достаточную разрядность, чтобы обеспечить требуемую точность вычислений;

в связи с тем, что для выполнения ряда функции ЭВМ должна обрабатывать большие объемы информации, которые лучше всего хранить на магнитном диске, то потребуется винчестер с высокой скоростью обработки информации и достаточно большой объем;

при нормальной эксплуатации верхнего уровня может возникнуть ситуация, когда потребуется решить одновременно несколько задач, к тому же ряд задач должны постоянно находиться в оперативной памяти в виде драйверов. Для предотвращения конфликтов и нормальной работы системы управления ЭВМ должна иметь достаточный объем ОЗУ и ЦП, способный осуществить многозадачный режим работы.

4.3 Программируемый микроконтроллер ADAM - 5000

Назначение: Изделия серий ADAM-5000 являются устройствами, которые предназначены для создания территориально-распределенных систем сбора данных и управления.

Конструкция: Устройство ADAM-5000 состоит из двух компонентов: блока процессора и модулей ввода-вывода. Каждый блок процессора может содержать до 4- модулей ввода-вывода (до 64 каналов дискретного ввода-вывода или до 32 каналов аналогового ввода). Имеется возможность гибкого конфигурирования системы в зависимости от количества и вида контролируемых параметров, а также от расположения контролируемых объектов.



Порт RS-48S

Порт RS-232

Монтажное отверстие

Сверху-вниз (Клемы питания (+Vs,GND)JMT,COM, клемы последовательного порта (Da1a+,Data-M

Индикатор диагностики

Извлекаемая клемная колодка (V0*1V0-,V1+,V1-,...,V7*,V7-)

Рис .4.1. Габаритные размеры микроконтроллера ADAM-5000, мм.

Описание основных блоков контроллера:

Блоки центрального процессора:

=>ADAM-5000/485 - Блок процессора устройства распределенного сбора данных и управления с интерфейсом RS-485. Устройство ADAM-5000/485 объединяются в сеть на базе стандарта EIA RS-485, который является одним из наиболее распространенных промышленных стандартов двунаправленной последовательной передачи данных по симметричной двухпроводной линии связи. Стандарт EIA RS-485 ориентирован на применение в промышленных условиях для высокоскоростной передачи информации на большие расстояния.