Совершенствование систем управления аппаратурно – технологическими комплексами пищевой промышленности Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 664.03, 664.08, 637.2

Совершенствование систем управления аппаратурно -технологическими комплексами пищевой промышленности

Балюбаш В.А., Алёшичев С.Е., Добряков В.А. [email protected]

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий

Формирование качественных показателей готового продукта в потоке является одной из основных задач, решаемых с применением автоматизированных систем управления. В пищевой промышленности при разработке систем управления сложными комплексами необходимо учитывать их аппаратурно-технологические особенности. К таким особенностям может быть отнесено отсутствие возможности применения управляющих воздействий на финальной стадии процесса, наличие ограничений на их использование, возможность организации параллельно-последовательной работы каналов управления. Авторы анализируют вопросы применения многоканальных систем управления с учетом имеющихся особенностей.

Ключевые слова: технологические процессы, каналы управления, управляющие воздействия.

Perfection of control systems in hardware - technological complexes of the food-processing industry

Balubash V.A., Aleshichev C.E., Dobryakov V.A. [email protected]

Saint-Petersburg national research university of information technologies,

mechanics and optics Institute of a cold and biotechnologies

Formation of quality indicators of a ready product in a stream is one of the primary goals solved with application of automated control systems. In the food-processing industry at system engineering management by difficult complexes it is necessary to take into account their hardware - technological features. To such features absence of an opportunity of application of managing influences at a final

stage of process, presence of restrictions on their use, an opportunity of the organization of parallel-serial work of channels of management can be referred. Authors analyze questions of application of multichannel control systems in view of available features.

Keywords: technological processes, channels of the controlling, controlling influences.

Аппаратурно-технологические комплексы (АТК) производства пищевых продуктов представляют функциональную структуру технологических объектов и систем управления, сочетающую непрерывные, непрерывно-дискретные и дискретные режимы работы технологических объектов. Техническая организация и аппаратурное оформление отмеченных АТК связана, как правило, с использованием биотехнологических и тепломассообменных процессов, а также с наличием дискетных режимов, обеспечивающих промежуточную подготовку сырья и обуславливающих тем самым технологические операции очередности подключения отдельных объектов АТК. В ряде случаев аппаратурное оформление отдельных объектов структуры АТК не в полной мере конструктивно обеспечено каналами управления, использование которых могло бы повысить качественные показатели систем управления.

Отмеченные функциональные и аппаратурные особенности снижают динамические характеристики объектов АТК и, соответственно, качественные показатели систем управления. Так поочередное подключение отдельных объектов структуры АТК с отличающимися качественными параметрами продукта приводит к появлению скачкообразных возмущений как наиболее тяжелой формы возмущающих воздействий.

Для многофакторных АТК с последовательным включением технологических звеньев, разделенных аппаратурно-технологическими емкостями и сопротивлениями характерен переходный вид запаздывания. Этот вид запаздывания суммарно с «чистым» запаздыванием значительно превышает запаздывание в одноемкостных объектах. В объектах с распределенной емкостью время запаздывания ещё более возрастает, ухудшая тем самым динамические свойства объекта.

При совершенствовании систем управления необходимо также учитывать специфику технологической и аппаратурной организации АТК пищевых производств, связанную с нормированным временем переработки некоторых

видов пищевого сырья и высоким уровнем требований к качественным показателям готового продукта.

Применяемые одноконтурные системы управления не могут обеспечить повышение качественных показателей процесса управления с учетом отмеченных особенностей объектов управления в структурах АТК пищевых производств. Это связано с технологическими и аппаратурно-техническими ограничениями величины внесения управляющих воздействий и регулирующего воздействия регулятора.

Улучшение показателей качества переходного процесса регулирования объектов управления АТК может быть достигнуто повышением регулирующего воздействия регулятора, а также снижением времени запаздывания в системе управления. Известно, что степень воздействия регулятора характеризуется динамическим коэффициентом регулирования, величина которого для системы автоматического регулирования объекта с самовыравниванием и, соответственно, для объекта без самовыравнивания выражается уравнениями

Ъ = ^ (1)

коб М

А1 и-т / Т

г зап а

Ъ =-—. (2)

где А1 - максимальное отклонение регулируемого параметра от заданного значения в переходном процессе регулирования; Kоб - коэффициент передачи статического объекта;

¡л - величина возмущающего воздействия;

тзап - время запаздывания;

Та - время разгона астатического объекта.

Таким образом, приведенные зависимости показывают, что улучшение качественных показателей переходного процесса регулирования можно обеспечить повышением Коб и снижением соотношения тзап / Та. В структурах

АТК при использовании многоканальных систем управления повышение Kоб реализуется внесением регулирующих воздействий по нескольким каналам управления, функционально связанным с регулируемым параметром.

Повышение эффективности воздействия регулятора на динамическое отклонение А1 в переходном процессе можно обеспечить только снижением величины тзап, так как Та является постоянной характеристикой данного объекта. Снижение тзап уменьшает также величину остаточного (статического) отклонения при применении П-регулятора и диапазона регулирования в системах двухпозиционного регулирования. Снижение тзап можно обеспечить предвычислением величины и знака контролируемого, но нерегулируемого возмущающего воздействия, использованием системы управления с параллельно-последовательным внесением регулирующих воздействий.

Предложенные способы совершенствования систем управления реализованы в форме проектных решений функциональных схем автоматизации для аппаратурно-технологических комплексов производства сливочного масла способом преобразования высокожирных сливок и способом сбивания, производства творога и сухих молочных продуктов [1, 2, 3, 4].

Список литературы:

1. Стегаличев Ю.Г., Балюбаш В.А., Замарашкина В.Н. Технологические процессы пищевых производств. Структурно-параметрический анализ объектов управления: Учеб. пособие. - Ростов н/Д - СПб: Феникс, 2006. -254 с.

2. Аппаратурно - технологический анализ процесса производства сливочного масла применительно к задачам стабилизации влажности. Алёшичев С.Е. Проблемы техники и технологии пищевых производств. С. -Петербург. гос. ун-т низкотемператур. и пищ. технол. СПб, 2005, с. 9-16. Деп. в ВИНИТИ 07.04.2005. № 465- В2005.

3. Сборник технологических инструкций по производству сливочного и топленого масла / Под ред. Ф.А.Вышемирского - Углич: НПО «Углич», 1994. - 364 с.

4. Алёшичев С.Е. Совершенствование процесса аппаратурно-технологической стабилизации влажности при производстве сливочного масла способом непрерывного сбивания : Автореф. дис. ... канд. техн. наук // ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». - СПб. - 2009. - 16 с.