книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

движение. Для определения момента затупления табакорезальных ножей применяются специальные приборы (рис. 199), прин­ цип действия которых заключается в следующем. В одну из фаз электродвигателя станка включается обмотка трансформатора тока ТТ, в цепи которой установлено постоянное сопротивление (резистор) R0. Падение напряжения на этом сопротивлении, прямо пропорциональное силе измеряемого тока, подается на обмотку повышающего трансформатора Тр. Далее это напряже­ ние выпрямляется на диоде Д, сглаживается на фильтре (R—С) и через переходной конденсатор Ср подается на вход электрон­ ного устройства.

При работе машины в цепи электродвигателя возникают из­ менения тока с частотой ниже 50 Гц, но соответствующей коли­ честву ударов (ходов) ножа в секунду, что обусловливается воздействием ножа -на разрезаемую кипу (топ) табака. Емкость Ср, подобранная в соответствии с частотой ударов ножа, будет пропускать лишь эту переменную составляющую тока, но не пропустит ток с частотой 50 Гц и более, который оказывается выпрямленным диодом Д и фильтром (R—С). Переменная со­ ставляющая рабочего тока поступает затем на электронный уси­ литель ЭУ, усиливается и управляет работой измерительного устройства ИУ, состоящего из релейного блока и измеритель­ ного прибора. При достижении током заданной величины, соответствующей критическому затуплению ножа, релейный блок подает команду на световую и звуковую сигнализацию, а в слу­ чае необходимости и на отключение станка.

§ 4. МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОСТОРОННИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

В пищевой промышленности часто возникает необходимость автоматического обнаружения посторонних включений (пред­ метов) в исходном сырье, полуфабрикатах и готовой продукции. Однако в настоящее время имеются лишь отдельные примеры и образцы устройств, предназначенных для этих целей. Труд­ ность их создания заключается в огромном многообразии как продуктов, в которых необходимо определять посторонние вклю­ чения, так и состава и формы включений.

Наиболее распространенным методом является обнаружение ферромагнитных предметов (гвоздей, проволоки от ящиков, об­ ломков металлических частей и пр.) с помощью устройств, реа­ гирующих на присутствие магнитных масс. В простейшем слу­ чае они представляют собой достаточно мощные электромагни­ ты, выполняющие роль магнитных сепараторов. Известны также магнитные сигнализаторы, в которых при появлении в поле маг­ нита посторонней магнитной массы срабатывают сигнальные контакты. Однако подобные устройства потребляют большое

количество электроэнергии и, кроме того, нечувствительны к слабомагпитным и немагнитным металлам и материалам.

Для обнаружения металлических посторонних предметов всех видов (магнитных и немагнитных) применяются специаль­ ные металлоискатели, работающие на высоких частотах и по­ требляющие незначительную мощность. Принцип их действия заключается в том, что анализируемый продукт помещается в высокочастотное поле катушки индуктивности, включенной в высокочувствительную схему электронного усилителя. При по­ падании в поле рамки немагнитного металлического предмета индуктивность катушки ослабляется, при попадании ферромаг­ нитного— усиливается и подается соответствующий сигнал. По­ добные устройства, применяемые для определения металличе­ ских включений в хлебобулочных изделиях, колбасном фарше и других продуктах, обеспечивает обнаружение магнитных при­ месей массой от 5 и более миллиграмм, а немагнитных—15 и более миллиграмм.

Как металлические, так и неметаллические (стеклянные, пластмассовые и др.) включения могут быть обнаружены с по­ мощью рентгеновских установок. При наличии на пути пучка рентгеновских лучей посторонних предметов срабатывает сиг­

Для обнаружения посторонних включений любого происхож­ дения в закупоренных бутылках с прозрачными винно-водочны­ ми изделиями и пиво-безалкогольными напитками используются фотоэлектрические бракеражные автоматы. Принцип их дейст­ вия заключается в следующем. Контролируемая бутылка, прой­ дя приемно-загрузочное устройство, подается в специальное рас­ кручивающее устройство. После раскручивания бутылка резко останавливается перед просвечивающим фотоэлектронным уст­ ройством. Так как жидкость в бутылке продолжает вращаться, вместе с ней вращаются и все посторонние включения, много­ кратно пересекая луч света, падающий от осветителя на фото­ элемент. Колебания светового потока, приобразованные фотоэле­ ментом, воспринимаются усилителем, который управляет соот­ ветствующей сигнальной и распределительной системой, направ­ ляющей годные и отбракованные бутылки по соответствующим каналам. Производительность подобных автоматов достаточно высока и достигает 3000—6000 бутылок в час.

Следует заметить, что для обнаружения посторонних вклю­ чений в пищевых продуктах могут найти применение методы интроскопии (внутривидения). Устройства для интроскопии представляют собой широко применяемые в различных отраслях народного хозяйства электромагнитные, индукционные, люми­ несцентные, ультразвуковые установки, а также установки с ис­ пользованием рентгеновского или радиоактивного излучения.

ГЛАВА XVII

СИСТЕМЫ И МАШИНЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

При разработке систем автоматического контроля пищевых производств большое значение имеет правильный выбор струк­ туры их построения и методов реализации.

Структура построения системы автоматического контроля может быть правильно выбрана только после определения ра­ ционального объема информации. Поэтому при разработке си­ стем автоматического контроля необходимо прежде всего вы­ явить технологические параметры, которые наиболее существен­ но влияют на ход процесса. Только после всесторонней оценки можно приступить к выбору структурной схемы автоматическо­ го контроля, а также аппаратуры для ее реализации. Осуще­ ствление такого подхода к построению систем контроля воз­ можно лишь на основе глубокого изучения технологии конкрет­ ного производства, опыта многих специалистов.

Впищевой промышленности разработан ряд систем техноло­ гического контроля и автоматики, которые рекомендованы в ка­ честве типовых.

Внастоящее время в пищевых производствах широко приме­ няются системы контроля на базе использования приборных пультов и щитов различного типа. При этом возможно большое разнообразие их размеров, формы, методов компоновки и раз­ мещения аппаратуры и т. д. Весьма распространенными явля­ ются щиты и пульты, на которых приборы и аппаратуру конт­ роля и автоматики можно располагать группами по принципу единства контролируемых и регулируемых параметров (темпе­

ратура, расход, уровень и др.) или по принципу отношения их к данному агрегату или технологическому процессу.

Удобно располагать приборы и средства автоматизации в со­

ского процесса, но малоэкономична, так как щиты получаются большого размера и для их размещения требуется много места.

В настоящее время получают все большее распространение секционные мозаичные щиты, предназначенные для оборудова­ ния диспетчерских пунктов промышленных предприятий, и слу­ жащие для размещения на них мнемонических схем различных агрегатов, линий, процессов и других объектов. Такие щиты со­ стоят из отдельных мозаичных секций, предназначенных для на-

бора мнемосхем. В секциях размещается специальная решетка, образующая ячейки, в которые вставляются типовые мозаичные элементы размером 40X40, 80X80 и 160X160 мм. Конструктив­ но наборная решетка выполняется так, чтобы ее шаг мог ме­ няться на величину, кратную 20 мм, что позволяет изменять раз­ меры ячеек в широких пределах (путем перестановки планок) и встраивать в щиты любые измерительные приборы и средства автоматизации, отвечающие по габаритным размерам требова­ ниям ГСП.

Мозаичные унифицированные съемные элементы представля­ ют собой штампованные пластинки, у которых имеются устано­ вочные пружины. На эти конструктивные элементы наклеивают­ ся соответствующие элементы мнемосхем, окрашиваемые в не­

номенклатура универсальных элементов с разнообразными ри­ сунками, достаточная для составления и реализации самых сложных мнемосхем.

Вмозаичные элементы может встраиваться командно-квити­ рующая и сигнальная аппаратура (сигнальные лампы, ключи, разъединители, кнопки и т. п.), что позволяет использовать мо­ заичный принцип при построении достаточно сложных систем контроля и автоматизации различных технологических про­ цессов.

Впищевой промышленности, как правило, структура общей системы автоматического контроля подразделяется на отдель­ ные участки, соответствующие определенным технологическим процессам и агрегатам. Каждый участок имеет свои посты конт­ роля. Выбор количества и характера постов контроля определя­ ется объемом и уровнем автоматизации, целесообразным для данного производства, характером его организации, расположе­ нием действующего оборудования и т. п.

Необходимо иметь в виду, что в настоящее время системы автоматического контроля в чистом виде встречаются сравни­ тельно редко. В подавляющем большинстве случаев они объеди­ няются в единую систему с аппаратурой автоматического регу­ лирования и управления. Системы автоматизации, представляе­ мые определенными постами управления, могут обслуживать отдельные технологические агрегаты, установки, группы одно­ родных агрегатов, установок, либо определенные участки произ­ водства с завершенным технологическим циклом. В соответствии с этим посты управления могут быть индивидуальными (поагрегатными), группового управления или постами целых участков технологического потока.

Часто наряду с индивидуальными или групповыми постами организуются также диспетчерские и центральные посты авто­ матического контроля и управления. Диспетчерские посты соз-

даются там, где на систему управления возлагаются функции координации работы различных участков производства, отделе­ ний и цехов. Эти посты могут быть цеховыми или центральными. Их особенностью является то, что они, как правило, не оснаща­ ются средствами непосредственного воздействия на процесс или агрегаты. На них выносятся лишь основные параметры, характе­ ризующие ход процесса.

Центральные посты управления в пищевой промышленности широкого распространения не получили. Но это не означает, что в пищевой промышленности возможна лишь такая структурная схема автоматического контроля, которая предусматривает ор­ ганизацию только местных постов управления. С развитием и увеличением масштабов производства, с переходом к поточнонепрерывному производству, с усовершенствованием техноло­ гии, а также с расширением номенклатуры приборов и средств автоматического контроля роль централизации контроля будет возрастать.

§ 2. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ

Простейшей системой автоматического контроля является система, в которой имеется лишь один объект с одним датчиком. Однако подобные системы применяются редко. На практике приходится иметь дело с множественными системами, которые обслуживают не отдельные, а ряд объектов и содержат большое количество датчиков, исполнительных органов и каналов связи для передачи сигналов.

Структурные схемы множественных систем, применяемые для автоматического контроля, приведены на рис. 199. Системы, показанные на рис. 200, а, б и в являются системами ближнего действия и предназначены для сбора информации на пунктах Ц, т. е. на щитах и пультах технологического контроля, обслужива­ ющих отдельные технологические агрегаты и процессы или их участки.

Системы, показанные на рис. 200, г, д, е и ж, являются систе­ мами дальнего действия и характеризуются наличием более или менее протяженных линий связи Л между объектами и цент­ ральными пунктами Ц. Кроме того, системы, показанные на рис. 200, е и ж, имеют многочисленные ответвления, образующие древовидную или кустовую структуру. Системы с большой про­ тяженностью и распределенной по большой длине информацион­ ной нагрузкой обычно относятся к разряду телемеханических систем.

По мере совершенствования, расширения масштабов и повы­ шения производительности промышленного производства требо­ вания к качеству готовой продукции становятся все более жест-

кими. Непрерывно усложняются и становятся все более значи­ мыми в общем процессе производства и функции, возлагаемые на системы автоматического контроля. Подобная тенденция ве­ дет к созданию сложных автоматизированных измерительных

Рис. 200. Структурные схемы систем автомати­ ческого централизованного контроля.

систем (АИС), в которых предполагается широкое использова­ ние самых совершенных средств вычислительной техники, пред­ назначенных для сбора и обработки информации и выработки рекомендаций по управлению производством.

§ 3. МАШИНЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ

Одним из важных средств построения систем централизован­ ного контроля являются машины централизованного контроля (МЦК). На МЦК возлагается выполнение двух основных задач: 1) восприятие, обработка, подготовка и выдача опе­ ративной информации, которая используется непосредственно

для воздействия на контролируемый процесс; 2) отбор и регист­ рация тех данных, которые могут потребоваться впоследствии для анализа хода процесса и по которым можно будет сделать полезные выводы лишь на основе их сопоставления с результа­ тами замеров за другой период времени. Такая информация мо­ жет быть названа статистической.

Так как при использовании М Ц К для управления производ­ ственными процессами обязательно участие человека-оператора, оперативная информация должна быть представлена в удобной для использования и наглядной форме. При этом М Ц К должна не просто представить информацию в удобном для чтения виде, но выполнить логический отбор наиболее важных показателей, которые в данный момент являются решающими для контроли­ руемого процесса. Оперативная информация на выходе из ма­ шины может не совпадать с полным объемом данных, получа­ емых машиной от датчиков, и быть значительно меньше. Для этого многие параметры не контролируются непрерывно. Сиг­ нализируется лишь момент их отклонения, т. е. выход из преде­ лов заданных оптимальных значений. В остальное время пока­

ровать данный показатель. Сигнализация отклонений и вызов измерений могут сопровождаться регистрацией в непрерывной или цифровой форме.

Статистическую информацию необходимо хранить длитель­ ное время, что предопределяет обязательное наличие в М Ц К соответствующего устройства памяти, сохраняющего информа­ цию в виде печатных карт-диаграмм, перфорированных карт и

и предназначены для работы как с датчиками, имеющими на выходе естественные сигналы постоянного или переменного тока, так и с датчиками и преобразователями, имеющими на выходе унифицированные сигналы, отвечающие требованиям ГСП. Сле-

дует также отметить, что большинство современных машин пред­ назначается как для целей контроля, так и для целей управления (регулирования).

В соответствии с выполняемыми функциями в МЦК можно выделить следующие основные устройства: обнаружения и сигна­ лизации отклонений; цифропечатающего; измерения по вызову; вычислительного. В машинах централизованного контроля и уп­

ройстве обнаружения отклонения ОО. В случае выхода за грани­ цы уровня сравнения, а также при опросной регистрации значе­ ние величины печатается печатающим устройством ПУ при каж­ дом шаге обегания или выводится из машины с помощью вывод­ ного устройства ВУ. Очевидно, что машины, в которых использо­ ван данный принцип, не могут обладать высоким быстродейст­ вием. Такие машины типа ЭЛРУ, РУМБ и некоторые другие строятся, как правило, на базе применения электромеханических элементов.

На рис. 202 показана структурная схема МЦК, которая по­ зволяет несколько повысить скорость обнаружения отклонений. Каждый шаг обегания используется в ней только для обнаруже­ ния отклонений в узле 00, где величины сравниваются с уров­ нями Х\ и Х2 в аналоговой форме.

Для цифровой регистрации обегание замедляется, а следова­ тельно, число цифровых преобразований в-единицу времени со­ кращается, что повышает надежность и срок службы электро­ механического цифрового преобразователя. Обычно по такой схеме строятся машины с шагом переключения от 0,1 до 0,2 с.

ЦУ

Рис. 203. Типовая структурная схема машин централизованного контроля и управления.

Машины с такой структурой получили широкое распростране­ ние. Так построены, например, известные советские машины ти­ па МАРС.

Внастоящее время структурные схемы МЦКУ расширяются

иусложняются. На рис. 203 представлена типовая структурная схема наиболее совершенных современных машин централизо­ ванного контроля и управления. МЦКУ состоит из следующих функциональных элементов: датчика аналогового ДА; датчика

устройства цифрового сравнения УЦС; запоминающего устрой­ ства ЗУ; цифрового вычислительного устройства ЦВУ; цифро­ вого указателя ЦУ; цифрового печатающего устройства ЦПУ; цифрового исполнительного механизма ЦИМ; кодово-аналого­ вого преобразователя КАП; исполнительного механизма ИМ.

В дополнение к уже известным из предыдущих схем узлам в данной схеме добавляются узлы вычислений ЦВУ и ЗУ, а также узлы вывода управляющих воздействий на исполнительные узлы автоматического регулирования ЦИМ, КАП, ИМ.

Функции современных МЦКУ все более усложняются, особен­ но в связи с тенденцией их широкого использования в автомати­ зированных системах управления производством (АСУП), в кото­ рых на МЦКУ возлагаются задачи осуществления связи объек­ та управления с управляющими вычислительными машинами (УВМ).

Приборостроительной промышленностью выпускается широ­ кая номенклатура МЦК для общепромышленного использова­ ния, а также специализированных, отвечающих требованиям конкретных производств.

Общепромышленными являются МЦК типа МАРС-200Р, обеспечивающие централизованный контроль и позиционное ре­ гулирование температуры в 200 точках с цифровой регистрацией и сигнализацией. В комплекте с машиной могут использоваться любые термопары стандартных градуировок.

Для автоматического централизованного контроля и позицион­ ного регулирования температуры в 80 точках предназначена ма­ шина типа «Амур», работающая с использованием стандартных термометров сопротивления.

Более универсальными машинами являются МЦК типа «Со­ кол» и «Зенит», предназначенные для работы с любыми датчи­ ками, имеющими стандартный выходной сигнал, отвечающий требованиям ГСП. Эти машины также обеспечивают возможность осуществления автоматического контроля и позиционного регу­ лирования.

Машиной более высокого класса является информационновычислительная машина типа ИВ-500, в которой наряду с цент­ рализованным контролем 500 точек и автоматическим регу­ лированием многих из них обеспечивается вычисление раз­ личных коэффициентов и технико-экономических показате­ лей, а также -связь с управляющими вычислительными ма­ шинами.

Специально для использования на зерновых складах и на эле­ ваторах предназначена машина МАРС-1500, обеспечивающая централизованный контроль температуры в 1728 точках. Машина осуществляет следующие функции:

1) обнаружение и регистрация отклонения температуры зер­ на от заданного значения в любой контролируемой точке. При этом обеспечивается автоматическая регистрация фактической температуры, номера точки и времени;

2)звуковая сигнализация о превышении аварийного (35° С) значения температуры зерна в любой точке;

3)регистрация температуры зерна в любой точке по вызову оператора с пульта машины;