В статье анализируется построение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) в сфере пищевого производства. Рассмотрен комплекс оборудования EKF для построения таких АСУ ТП. Приведены примеры: автоматизация системы энергоснабжения хлебозавода, производства газированных напитков, системы разморозки рыбы.
Производство продуктов питания требует четкого алгоритма и точного контроля на всех технологических этапах, начиная от сбора сырья и заканчивая упаковкой готовой продукции. Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) способна обеспечить необходимую точность, скорость и эффективность. В большинстве случаев архитектура АСУ ТП включает три основных уровня: нижний (датчики и исполнительные механизмы), средний (программируемые и конфигурируемые устройства) и верхний (уровень визуализации, мониторинга, хранения и отображения данных). Аппаратное обеспечение для построения всех трех уровней АСУ ТП – датчики для измерения различных параметров, контроллерное оборудование и панели оператора – производит компания «Электрорешения», представитель EKF в России. В статье мы рассмотрим не только отдельные элементы автоматизации, но и примеры комплексных проектов, реализованных в сфере пищевой промышленности.
Оборудование для автоматизации пищевого производства
На нижнем уровне применяются широкие линейки преобразователей влажности и температуры, давления, уровня – то есть всех основных параметров, которые контролируются в пищевом производстве. Например, большой диапазон датчиков температуры серии RTD позволяет применять их для измерения температуры в морозильных камерах. Датчики влажности серии THT помогают поддерживать параметры микроклимата в производственных помещениях. Преобразователи давления серий PRT‑100 и PRT‑101 нужны для контроля за вакуумной упаковкой продукции. А с помощью индуктивных, емкостных и оптических датчиков PROXIS контролируется работа конвейерных линий.
На среднем уровне АСУ ТП применяются контроллеры и модули ввода/вывода EKF PRO-Logic (рис. 1), которые сегодня формируют даже не линейку, а экосистему, то есть достаточно полный набор оборудования, связанного в одном ПО, на базе которого можно реализовать множество различных проектов. Контроллеры EKF PRO-Logic используются для управления распределением электроэнергии, в системах HVAC, водоснабжения, освещения, для управления конвейерами, станками, котлами и прочим оборудованием. В пищевой промышленности с помощью контроллеров и модулей ввода/вывода PRO-Logic можно осуществлять:
- автоматизацию линий производства, упаковки и сортировки продукции;
- управление климатом в холодильных и морозильных камерах;
- регулирование процессов копчения и вяления мяса;
- контроль процессов пастеризации и ферментации молочных продуктов;
- контроль процессов запекания, варки, жарки и т. д.
Рис. 1. ПЛК EKF PRO-Logic
Оборудование верхнего уровня АСУ ТП – это сенсорные панели оператора EKF PRO-Screen, которые служат для анализа данных и визуализации технологических процессов: именно через панель осуществляется взаимодействие оператора с производственным оборудованием. Например, в пищевой промышленности с помощью панели оператор может запускать и останавливать технологическую линию, контролировать процессы, поскольку температура, давление и другие критические параметры отображаются в реальном времени. Панель выводит информацию об ошибках в системе, помогая оператору своевременно реагировать на неисправности, предотвращая простои в работе оборудования.
У PRO-Screen есть возможность формировать архивную базу данных и использовать эту информацию для дальнейшего анализа, также панель может быть интегрирована в систему диспетчеризации (SCADA) или другие системы, например ERP (системы управления предприятием). Благодаря этому пользователь получает доступ к более широкому массиву данных. Кроме того, с панели оператора можно управлять рецептурой. Приведем несколько примеров построения АСУ ТП на базе этих решений для различных предприятий пищевой промышленности.
Автоматический ввод резерва (АВР) в системе энергоснабжения хлебозавода
В Московской области крупный хлебозавод реализовал автоматический ввод резервного питания в системе энергоснабжения (рис. 2). За основу было взято типовое решение АВР, разработанное инженерами компании «Электрорешения». Центральными устройствами системы автоматизации стали ПЛК PRO-Logic. Для визуализации процессов и ручного управления установлены панели оператора PRO-Screen. Также задействованы автоматические выключатели в литом корпусе ВА‑99М с моторными приводами (которые предназначены для включения/выключения автомата), релейная автоматика, блоки питания, многофункциональные измерительные приборы SM-H и модульное оборудование из обновленной линейки PROXIMA.
Рис. 2. АВР в системе энергоснабжения хлебозавода
Автоматизация производства напитков
На крупном производстве газированных напитков внедрено комплексное решение для автоматизации системы управления чиллерами. Программируемые контроллеры EKF PRO-Logic обеспечивают централизованное управление процессами охлаждения, автоматически регулируя работу чиллеров в зависимости от технологических процессов. Блоки питания преобразуют входное переменное напряжение в постоянное стабилизированное напряжение, контакторы EKF AVERES отвечают за надежную коммутацию силовых цепей, обеспечивая безопасный пуск и остановку электродвигателей чиллров. Обновленные автоматические выключатели пуска двигателя EKF АПД‑32 и АПД‑80 защищают электрооборудование от перегрузок и коротких замыканий. Выключатели-разъединители серии TwinBlock EKF PROXIMA предназначены для безопасного отключения оборудования при проведении технического обслуживания и обеспечивают безопасность персонала. Панель оператора EKF PRO-Screen (рис. 3) отвечает за визуальный контроль всех необходимых параметров системы и позволяет оператору вносить корректировки в работу оборудования.
Рис. 3. Автоматизация производства напитков: визуализация на экране панели оператора EKF PRO-Screen
Автоматизация системы разморозки
В Самаре в рамках проекта по автоматизации процесса размораживания рыбы на оборудовании EKF разработана система управления тремя камерами дефростации. Основной задачей стало создание эффективной системы, которая бы контролировала процессы циркуляции воздуха, туманообразования, охлаждения и нагрева. В результате предложено решение, способное поддерживать оптимальные условия для обработки продукции. Программируемые контроллеры PRO-Logic обеспечили надежное управление всеми процессами в камерах дефростации. Панели оператора PRO-Screen используются для мониторинга работы оборудования. Преобразователи частоты Vector‑100 установлены для управления вентиляторами. Это обеспечило необходимую циркуляцию воздуха и равномерное распределение температуры. В результате реализации проекта удалось повысить эффективность процесса размораживания рыбы, от которого зависит качество продукта.