Пульт управления творожной ванны на базе контроллера ПЛК73

Задача автоматизации

Разработка в сотрудничестве с компанией «Северо-западный центр автоматизации» пульта управления к творожной ванне. Задачей компании ПРОЕКТ-П была разработка программного обеспечения панельного контроллера ПЛК73.

Основные требования к программному обеспечению:

1. Реализация трех процессов: нагрев, сквашивание, охлаждение.
   Процесс нагрева – нагрев и поддержание температуры нагрева продукта в течение определенного времени путем нагрева воды в рубашке электротенами.
   Процесс сквашивания – поддержание температуры продукта в ванне путем нагрева или охлаждения воды в рубашке в течение времени сквашивания.
   Процесс охлаждения – охлаждение и поддержание температуры охлаждения продукта в течение определенного времени.
2. Управление двумя группами электротенов. Нагрев воды в рубашке осуществляется двумя группами электротенов, при достижении температуры уставки одна из групп электротенов отключается, дальнейшее регулирование температуры воды в рубашке осуществляется лишь одной группой электротенов.
3. Управление электротенами и клапаном холодной воды в зависимости от температуры воды в рубашке.
4. Управление нагревом и охлаждением продукта в зависимости от температуры продукта.
5. Контроль уровня воды в рубашке по сигналам с блока контроля кондуктометрических датчиков ОВЕН БКК1.

Краткое описание технологического процесса

Творожные ванны предназначены для тепловой обработки и сквашивания молока при производстве творога. В ваннах происходит нагрев нормализованного молока до температуры внесения закваски, сквашивание молока в процессе образования творожного сгустка и его охлаждение.

В общем случае ванна творожная имеет корпус полуцилиндрической формы (см. рис.1), межстенную рубашку с патрубками для подвода холодной и горячей воды, дисковый затвор для слива продукта.

Технологический процесс обработки нормализованного молока в творожной ванне состоит из трех процессов: нагрев, сквашивание, охлаждение. После заполнения ванны нормализованным молоком, молоко нагревается до температуры закваски, затем вносится закваска и начинается процесс сквашивания. В течение процесса сквашивания в ванне автоматически поддерживается температура сквашивания. По окончанию процесса сквашивания продукт охлаждается до необходимой температуры. Нагрев и охлаждение продукта осуществляется за счет теплообмена между водой в рубашке и продуктом в ванной.

В зависимости от конструкции творожной ванны, существует несколько способов нагрева продукта: нагрев паром – вода в рубашке нагревается путем подачи пара в рубашку, нагрев горячей водой – в рубашку подается горячая вода, нагрев электротенами – вода в рубашке нагревается электротенами. Охлаждение продукта происходит путем подачи холодной воды в рубашку.

Реализация проекта

В основу АСУ ТП положен программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК73. ПЛК73 имеет 4 рабочих экрана: главное меню, нагрев, сквашивание, охлаждение. На экране «Главное меню» отображены три процесса и кнопки для выбора данных процессов. На экранах «Нагрев», «Сквашивание», «Охлаждение» отображаются температуры продукта и воды, а также время процесса. Нажатием кнопки «ПУСК-СТОП» на панели контроллера запускается или останавливается выбранный процесс. По окончанию процесса звучит звуковая сигнализация.

Каждый процесс имеет 3 настраиваемых параметра, которые находятся в конфигурационном меню ПЛК73: T_set – уставка процесса, hys – гистерезис процесса, Time_set – время процесса.

При нагреве воды в рубашке производится контроль обратной связи от электромагнитных контакторов электротенов. В случае отсутствия обратной связи формируется аварийное сообщение, включается звуковая сигнализация, процесс останавливается. При понижении уровня воды в рубашке ниже датчика нижнего уровня также формируется аварийное сообщение, включается звуковая сигнализация и процесс останавливается. Уставка температуры воды в рубашке отличается от уставки температуры продукта на значение настраиваемого параметра dt_set (находится в конфигурационном меню ПЛК73), это необходимо для увеличения скорости теплообмена между продуктом и водой в рубашке.

На рис.2 и 3 представлены диаграмма нагрева/охлаждения продукта в зависимости от температуры продукта и диаграмма включения/выключения электротенов и клапана ледяной воды в зависимости от температуры воды в рубашке.

В таблице №1 представлен список сигналов ввода-вывода контроллера ПЛК73.

Таблица 1

Результат

Разработка пульта управления к творожной ванне была осуществлена в марте 2012 года. Применение контроллера ОВЕН ПЛК73 позволило отображать все этапы технологического процесса (нагрев, сквашивание, охлаждение), а также температур продукта и воды на панели контроллера. Управление всеми процессами также осуществляется с панели контроллера.