Дослідження та розробка комп'ютерно-інтегрованої системи керування процесом обсмаження картопляних чіпсів із використанням комплексу технічних засобів Mitsubishi Electric

Abstract

Актуальність теми дипломної роботи зумовлена постійним зростанням вимог до якості харчової продукції та необхідністю оптимізації енергетичних витрат на підприємствах харчової промисловості. Процес обсмажування картопляних чіпсів є складним тепломасообмінним процесом, який вимагає прецизійного підтримання температурних режимів по зонах, швидкості руху конвеєра та рівня теплоносія. Відхилення цих параметрів неминуче призводить до погіршення органолептичних властивостей готового продукту, підвищення відсотка браку та нестабільності вологості готових виробів, що детально розглядається в сучасних дослідженнях з технологій харчових виробництв. Впровадження сучасних комп'ютерно-інтегрованих систем керування дозволяє мінімізувати вплив людського фактора, стабілізувати якість продукції та значно знизити витрати енергоресурсів. Використання комплексу технічних засобів від провідного виробника Mitsubishi Electric забезпечує високу надійність, швидкодію та гнучкість масштабування системи, що робить розробку такої автоматизованої системи керування вкрай затребуваним інженерним та науково-практичним завданням. Метою дослідження є підвищення ефективності функціонування промислової фритюрниці безперервної дії та покращення якості готової продукції шляхом розробки сучасної комп'ютерно-інтегрованої системи керування процесом обсмажування картопляних чіпсів на базі програмно-апаратних рішень компанії Mitsubishi Electric. Для досягнення поставленої мети необхідно застосувати сучасні методи теорії автоматичного керування, що дозволить синтезувати надійні алгоритми, які б враховували інерційність та нелінійність теплових процесів у промислових апаратах. Об'єктом дослідження виступає технологічний процес термічної обробки картопляних слайсів у фритюрниці безперервної дії. Предметом дослідження є математичні моделі, закони та алгоритми керування, а також комплекс технічних та програмних засобів промислової автоматизації Mitsubishi Electric, необхідних для стабілізації ключових технологічних параметрів процесу. Для реалізації сформульованої мети в роботі передбачено виконання низки взаємопов'язаних завдань, які охоплюють повний інженерний цикл розробки системи. Насамперед передбачається проведення ґрунтовного аналізу фритюрниці як об'єкта автоматизації з визначенням основних збурюючих та керуючих впливів. Наступним кроком є розробка математичної моделі тепломасообмінних процесів чистого об'єкта, що дозволить формалізувати його динаміку. Опираючись на отримані характеристики, планується розробити функціональну схему та здійснити обґрунтований вибір комплексу технічних засобів автоматизації, включаючи вимірювальні перетворювачі, виконавчі механізми та програмований логічний контролер. Базуючись на динамічних параметрах обраного обладнання, буде виконано формування моделі розширеного об'єкта, синтез цифрової системи керування, визначення періоду квантування та оцінка показників якості перехідних процесів. Кінцевим етапом дослідження є розробка принципових електричних схем, створення прикладного програмного забезпечення та алгоритмів керування, а також розрахунок економічної ефективності від впровадження розробленої системи на виробництві.