АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КАРАМЕЛЬНОЙ МАССЫ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

​ANALYSIS OF THE CARAMEL MASS PRODUCTION PROCESS AS AN OBJECT OF MANAGEMENT

Igor Zavrazhin

student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Nikita Gruzdev

student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Viktor Nazarov

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

АННОТАЦИЯ

Производится анализ технологического процесса и существующей в настоящее время системы управления. Выявляются входные и выходные параметры процесса, протекающего в сборнике для сиропа.

ABSTRACT

The analysis of the technological process and the currently existing control system is carried out. The input and output parameters of the process occurring in the syrup collector are revealed.

Ключевые слова: система автоматического управления (САУ), технологический процесс, карамельный сироп, производство карамельной массы, программируемый логический контроллер (ПЛК), математическая модель.

Keywords: automatic control system (ACS), technological process, caramel syrup, caramel mass production, programmable logic controller (PLC), mathematical model.

Поддержание температуры на заданном уровне  в сборнике сиропа, является одной из важнейших задач  производства карамельной массы. Поэтому от качества поддержания необходимой температуры сиропа в сборнике зависит то, насколько качественной получается готовая карамельная масса. Процесс осуществляется в аппарате периодического типа. Таким образом, в качестве объекта управления, для исследования процесса, выбираем сборник сиропа (рисунок 1) [1].

В сборнике сиропа протекают реакции разложения сахарозы на глюкозу и фруктозу, мальтозы на глюкозу [2]:

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О → С₆Н₁₂О₆+С₆Н₁₂О₆ (К₁)

(сахароза + вода → глюкоза + фруктоза)

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О → 2С₆Н₁₂О₆  (К₂)

(мальтоза + вода → глюкоза)

С₆Н₁₂О₆  → С₆Н₆О₃+3Н₂О (К₃)

(глюкоза → оксиметил-фурфурол + вода)

С₆Н₁₂О₆  → С₆Н₆О₃+3Н₂О (К₄)

(фруктоза → оксиметил-фурфурол + вода)

где К₁, К₂, К₃, К₄ - константы скорости реакции разложения сахарозы, мальтозы, глюкозы и фруктозы, кг²/(моль² с) [2].

Рисунок 1. Упрощенная схема сборника сиропа

Данный аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем и крышкой из нержавеющей стали, объемом 0,5 м³, снабженный якорной мешалкой, вращающейся со скоростью до 70 об/мин [2].

Охлаждение аппарата осуществляется подачей холодной воды через паровую рубашку, а нагрев аппарата происходит подачей горячей пароводяной смеси [2].

Для того чтобы выбрать режим работы, построения автоматической системы управления процессами, которые протекают в сборнике сиропа, необходимо провести анализ входных и выходных потоков технологического процесса и получить математическое описание объекта управления [3].

При анализе литературных источников [1,2] и опыта промышленной эксплуатации  процесса, протекающем в сборнике для сиропа, можно выявить следующие входные и выходные параметры (рисунок 2):

Входными координатами для данного технологического процесса являются: расход греющего пара ; температура сиропа на входе в сборник  ; масса сиропа в сборнике ; масса воды в рубашке .

Выходная координата данного процесса – температура сиропа на выходе из сборника t_сир [4].

Рисунок 2.  Связь между входными и выходными параметрами объекта управления

Список литературы:

1. Технологический регламент процесса производства карамельной массы.
2. Агеев Л.М. Технология сахаристых веществ. Общий курс./ Л.М. Агеев, С.З. Иванов, В.А Смирнов - М.: Пищепромиздат, 1961. - 485с.
3. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств: Учеб.пособие для вузов / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. - М.: Высш.шк., 1991. - 400 с.
4. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем / Г.В. Дружинин. - 4-е изд., 1986. - 479 с.