1   2   3   4
Ім'я файлу: Дипломна робота.docx
Розширення: docx
Розмір: 4840кб.
Дата: 12.11.2022
скачати
Пов'язані файли:
Респіратор, протигаз.docx


ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЖИТОМИРСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ФАКУЛЬТЕТ КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, МЕХАТРОНІКИ І РОБОТОТЕХНІКИ

(повне найменування інституту, назва факультету )
Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій

ім. проф. Б.Б. Самотокіна

(повна назва кафедри)

Пояснювальна записка

до дипломної роботи бакалавра
на тему:
Мікропроцесорний модуль керування зоною тунельної печі для випікання хлібобулочних виробів

Виконав: студент 2 курсу, групи АТК-29

спеціальності 151 Автоматизація такомп’ютерно-інтегрованітехнології

(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)

__________Беспалюк Д.С.____________

(прізвище та ініціали)

Керівник ____Підтиченко О.В._________

(прізвище та ініціали)

Рецензент___________________________

(прізвище та ініціали)

Житомир - 2021 року

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЖИТОМИРСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

_Факультет комп’ютерно-інтегрованих технологій, мехатроніки і робототехніки___

Кафедра Автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій ім. проф. Б.Б. Самотокіна _______

Освітньо-кваліфікаційний рівень__бакалавр_____________________________________

Спеціальність ___151 Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології_________

(шифр і назва)

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри__А та КІТ ім. проф. ___________________Б.Б. Самотокіна

_____________к.т.н., доц. Ткачук А.Г.

“____” _________________2021 року


З А В Д А Н Н Я

НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ
________________________Беспалюку Дмитру Сергійовичу________________

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи)Мікропроцесорний модуль керування зоною тунельної печі для випікання хлібобулочних виробів

керівник проекту (роботи) Підтиченко Олександр Владиславович, к.т.н.

( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджені наказом вищого навчального закладу від “31”_березня_2021 року №111/с

2. Строк подання студентом проекту (роботи)__9_червня__2021 року_______________

3. Вихідні дані до проекту (роботи) 1.Опис технології виготовлення хлібобулочних виробів. Опис конструкції та принципу дії хлібопекарської тунельної печі для виготовлення хлібобулочних виробів 2. Технічна документація на мікроконтролери фірми ATMEL та інші електронні компоненти.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити) 1. Аналіз сучасного стану хлібопекарського виробництва 2. Розробка функціональної схеми автоматизації тунельної печі. 3. Розробка структурної схеми системи керування. 4. Розробка схеми електричної принципової системи керування. 5. Розробка алгоритму роботи мікроконтролера.

Перелік графічного матеріалу:

1. Схема виготовлення хліба. 2. Функціональна схема автоматизації тунельної печі. 3. Структурна схема системи керування 4. Схема електрична принципова системи керування. 5. Алгоритм роботи мікроконтролера системи керування.

6. Консультанти розділів проекту (роботи)


Розділ
Прізвище, ініціали та посада

консультанта
Підпис, дата

завдання видав
завдання

прийняв

Технічна частина
Підтиченко О.В.
10.02.21












































































7. Дата видачі завдання____10 лютого 2021 р.__________________________________

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН


№

з/п
Назва етапів дипломного

проекту (роботи)
Строк виконання етапів проекту

( роботи )
Примітка

1.
Аналіз виготовлення хлібобулочних виробів
25.02.21-15.03.21



2.
Розробка функціональної схеми автоматизації
16.03.21-10.04.21



3.
Розробка структурної схеми системи керування та зовнішнього виду пульту оператора
11.04.21-25.04.21



4.
Розробка схеми електричної принципової системи керування
26.04.21-05.05.21



5.
Розробка алгоритму роботи мікроконтролера
06.05.21-08.06.21





Студент ____________ ______________________

( підпис ) (прізвище та ініціали)

Керівник проекту (роботи) _____________ ______________________

( підпис ) (прізвище та ініціали)



АНОТАЦІЯ

У роботі виконана розробка мікропроцесорної системи управління тунельною піччю для виготовлення хлібобулочних виробів. Об'єктом автоматизації є тунельна піч. Технологічний процес передбачає підігрів та подвійне випікання хліба. Керування процесом отримання випалу глиняної цегли реалізується за допомогою спалення газо-повітряної суміші в топці печі.

Для реалізації керування процесом виготовлення було розроблено структурна, принципова схеми мікропроцесорної системи керування та алгоритм роботи мікроконтролера.
ABSTRACT

The work develops a microprocessor control system for a tunnel oven for the manufacture of bakery products. The object of automation is a tunnel furnace. The technological process involves heating and double baking of bread. Control of the process of firing clay bricks is realized by burning the gas-air mixture in the furnace.

To implement the control of the manufacturing process, the structural, schematic diagrams of the microprocessor control system and the algorithm of the microcontroller operation were developed.



РЕФЕРАТ

Дана дипломна робота представлена в обсязі 63 сторінок формату А4 та 3 аркушів креслення формату А1 графічної частини. Дипломна робота складається зі вступу, списку використаних джерел та п’яти розділів. Все це разом надає інформацію про розроблену мікропроцесорну систему керування тунельною піччю для виготовлення хлібобулочних виробів.

Перший розділ присвячений аналізу технології виробництва. В даному розділі розглядається процес виготовлення хлібобулочних виробів та технічний опис технологічного обладнання, які здійснюють виробництво. Описується тунельна піч як об’єкт автоматизації, сформована мета та задачі роботи.

У другому розділі розроблено функціональну схему автоматизації системи керування. В даному розділі представлена функціональна схема процесу керування тунельною піччю в трьох зонах.

У третьому розділі представлена структурна схема керування. В даному розділі приведені датчики та виконавчі механізми, описано роботу даної схеми, розроблено та описано роботу інтерфейса.

Четвертий розділ представляє схему електричну принципову керуванням тунельною піччю. В даному розділі приведено обране обладнання відповідно до структурної схеми, а також описано роботу даної схеми.

П’ятий розділ представляє алгоритмічне забезпечення роботи мікропроцесорної системи. В даному розділі розроблено та представлено алгоритми роботи мікроконтролера та інтерфейсу RS-232.

ЗМІСТ

ВСТУП
8

  1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ ХЛІБОБУЛОЧНИХ ВИРОБІВ
10

    1. Технологічні основи процесу випікання хліба
10

    1. Опис технологічного обладнання
15

    1. Основні дані про обладнання та комунікації
17

    1. Мета та задачі проекту
28

  1. РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ
30

  1. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ КЕРУВАННЯ
31

    1. Вибір типів датчиків та виконавчих механізмів
31

      1. Датчики
31

      1. Виконавчі механізми
33

    1. Розробка структурної блок-схеми системи керування
36

    1. Розробка інтерфейсу оператора
37

  1. РОЗРОБКА СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ
39

    1. Вибір елементної бази
39

      1. Вибір мікроконтролера
39

      1. Вибір регістрів
40

      1. Вибір АЦП
41

      1. Вибір ЦАП
42



      1. Вибір комутатора аналогового сигналу
43

      1. Вибір дешифратора
44

      1. Вибір частотного перетворювача
45

      1. Вибір автоматичного вимикача
46

    1. Розробка схеми електричної принципової системи керування
47

  1. РОЗРОБКА АЛГОРИТМУ РОБОТИ МІКРОКОНТРОЛЕРА
50

СПИСОК ДЖЕРЕЛ
63

Вступ

Сучасний стан автоматизації характеризується різним ступенем оснащеності виробництва автоматичними системами. Однак переважаючою тенденцією, особливо при спорудженні сучасних великих об’єктів, є впровадження комплексної автоматизації, що передбачає автоматизацію усього технологічного процесу і створення єдиної узгоджено діючої системи керування. Сучасне хлібопекарне обладнання – це те, без чого не можливе сьогодні успішне, економне та конкурентоспроможне виробництво смачної, красивої хлібобулочної продукції.

Автоматизація на виробництві розвивається від створення локальних систем автоматичного регулювання окремих операцій до створення автоматизованих систем керування технологічними процесами і виробництвом загалом, зокрема створення систем організаційного керування, до яких входять автоматизовані системи керування підприємством, галузеві автоматизовані системи керування і спеціалізовані автоматизовані системи керування функціональних органів управління господарством. До останніх належать автоматизовані системи планових розрахунків, керування матеріально-технічним постачанням та ін.

Сьогодні набувають поширення складні датчики, які дозволяють за допомогою сучасної обчислювальної техніки забезпечити збір, передачу, обробку і архівування різноманітної інформації, а потім, при потребі, використання у виробництві.

Отже, автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних факторів підвищення продуктивності і покращення умов праці, підвищення якості і розширення асортименту продукції.

На даному етапі розвитку, в харчовій промисловості використовуються складні і трудомісткі технології, які потребують розробки комплексної автоматизації даних підприємств. Впровадження прогресивних технологій, механізації і автоматизації окремих виробничих процесів має забезпечувати добру якість виробів, підвищення продуктивності праці на хлібозаводах, економію сировини та матеріалів.

На даний момент, без сучасних систем автоматичного регулювання, які вловлюють напрям до зміни параметрів таких як температура в камері печі і у відповідності керуючою роботою пальника, в печі не вдалося би стабільно підтримувати на заданому рівні температуру в камерах, що в свою чергу призводить до виробництва продукції з непотрібним якісним показником.

Тому повинна спрацювати швидка зупинка печі, у випадку аварійної ситуації, оператор не завжди зміг би зробити настільки своєчасно, як це зробить захисний автоматичний пристрій. Тому показник якості будь-якої системи автоматичного регулювання залежить від багатьох причин, а саме: як вона спроектована, як змонтована, як налагоджена і як експлуатується.

В даному дипломному проекті необхідно розробити автоматизовану систему керування технологічним процесом виготовлення хлібобулочних виробів на етапі випікання у тунельній печі.

1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ ХЛІБОБУЛОЧНИХ ВИРОБІВ

1.1. Технологічні основи процесу випікання хліба

Послідовність технологічних операцій хлібопекарного виробництва приведена на рисунку 1.1 на прикладі приготування хліба.


Заміс тіста








Бродіння





Обминка тіста








Бродіння





Ділення тіста на куски






Округлення кусків





Попередня відстойка








Формування тістових заготовок




Остаточна відстойка




Випікання








Охолодження і зберігання хліба


Рис. 1.1. Схема етапів хлібопекарного виробництва

Технологічна схема виготовлення хлібобулочних виробів зображена на рисунку 1.2



Рис. 1.2. Технологічна схема виготовлення хлібобулочних виробів
Виробництво хлібобулочних виробів можна розділити на такі етапи: зберігання і підготовка сировини до виробництва, приготування тіста, оброблення тіста, випікання тістових заготовок, охолодження і зберігання хліба. Кожен з цих етапів включає низку технологічних операцій, що забезпечують виготовлення виробів.

Зберігання і підготовка сировини до виробництва. Борошно зберігають у ємкостях або мішках. Перед подачею на виробництво при необхідності окремі партії змішують для покращання хлібопекарських властивостей, просіюють через сита для відокремлення сторонніх домішок і пропускають через пристрій для видалення металомагнітних домішок.

Сіль зберігають у мішках або насипом в окремому приміщенні. Перед використанням її розчиняють у воді в солерозчиннику. На сучасних хлібозаводах сіль зберігають у вигляді насиченого розчину. Розчин фільтрують, відстоюють і подають на виробництво.

Пресовані дріжджі зберігають у холодильнику. Перед використанням їх подрібнюють. У спеціальній дріжджемішалці готують суспензію дріжджів у теплій воді, яку використовують для приготування тіста.

Вода зберігається у баках холодної та гарячої води. Перед приготуванням тіста холодну і гарячу воду змішують у певній пропорції для доведення до необхідної температури. Цукор зберігають у мішках. При підготовці до виробництва його розчиняють у воді та фільтрують. Тверді жири зберігають у ящиках або бочках, рідкі — у ємкостях. Перед використанням тверді жири розтоплюють і проціджують через сита певного розміру. Проціджують також рідкі жири й олії. Яйця дезінфікують, розбивають і проціджують через сито.

Приготування тіста. Із підготовленої сировини за установленою рецептурою готують тісто. Пшеничне тісто готують в одну (безопарний спосіб) або у дві фази (опарний спосіб). На даному підприємстві використовується опарний спосіб, в якому спочатку із частини борошна, води, усіх дріжджів готують опару. Після дозрівання до неї додають решту борошна і води, сіль, а також іншу сировину і замішують тісто. Під час бродіння дріжджові клітини зброджують цукри борошна з утворенням спирту і діоксиду вуглецю, який розпушує тісто, воно збільшується в об’ємі, набуває необхідних фізичних властивостей, у ньому накопичуються ароматичні речовини. Житні сорти хліба готують в основному двофазним способом. Спочатку готують закваску, потім на ній замішують тісто.

Оброблення тіста. Ця операція включає поділ тіста на шматки зазначеної масі, надання їм певної форми: кулястої - на тістоокруглювальних чи батоноподібної на тістозакатних машинах; відстоювання сформованому тістових заготовок у спеціальних шафах. Під час відстоювання тістові заготовки розпушуються, збільшуються в об'ємі. Ця операція забезпечує хороший об'єм хліба, формування структури порістості.

Випікання. Після вистоювання тістові заготовки випікають у хлібопекарських печах різної конструкції. Під час випікання унаслідок теплофізичних, мікробіологічних, біохімічних, колоїдних, хімічних процесів тістова заготовка перетворюється на хліб із забарвленою скоринкою і духмяним ароматом.

Остигання і зберігання. Випечений хліб укладають в ящики або лотки, які розміщують на вагонетках або у контейнерах, при цьому відбраковують вироби, що не відповідають стандартам. Вагонетки з хлібом транспортують у хлібосховища для остигання і реалізації.
Якість хліба значною мірою залежить від режиму протікання кожної технологічної стадії, але найважливішою операцією, від якої залежать смакові якості хліба є операція випікання.

В результаті інтенсивного нагрівання, випічка проходить при температурі 200-280ºС, тісто поступово перетворюється в хліб. Режими випікання хліба встановлюються в залежності від сорту борошна, вологості тіста, маси і форми виробу, способу випікання, параметрів газового середовища в камері та інших факторів. Тривалість випічки є меншою для виробів з пшеничного борошна, більш високої вологості тіста і меншої маси.

Висока температура і висока вологість газового середовища в пекарній камері теж прискорюють випічку. Тепло виробам передається термовипромінюванням, конвенцією і кондукцією, при цьому кількість тепла, яка передається випромінюванням, приблизно в 5-6 разів перевищує конвективний теплопідвід.

При випікання проходять різні взаємопов’язані процеси, причиною яких є нагрівання тіста і пов’язаний з цим теплообмін. Спочатку проходить порівняно швидкий приріст об’єму тістової заготовки. В середині виробу утворюється три різних шари: зовнішній «коринка»; середній, який лежить під коринкою і внутрішній, з пористою структурою. На поверхні куска тіста в початковій стадії конденсується пара з навколишнього середовища, прискорюючи прогрів тіста. Через деякий час температура поверхневого шару досягає температури точки роси, яка відповідає початку випаровування вологи, яка проходить при атмосферному тиску, шар прогрівається до температури 100ºС, і при цих умовах залишається до кінця випаровування. В подальшому температура виробу зростає до кінця випікання.

За рахунок різних температур коринки і внутрішніх шарів, виникає градієнт температури, який в свою чергу, викликає тепловий потік, який направлений від зовнішніх шарів до центральних. За рахунок вологообміну, маса тіста до кінця випікання зменшується.

Одночасно з тепловими процесами при випіканні проходять мікробіологічні і біохімічні процеси.

Мікробіологічні процеси змінюються по мірі нагрівання. Дріжджі викликають інтенсивне спиртове бродіння при температурі 35ºС і тривають до температури 40ºС. Далі бродіння поступово запинає, при 45ºС його інтенсивність різко спадає. При 60ºС дріжджі відмирають.

Біохімічний процес пов’язаний з бродінням, яке викликається дріжджами та молочнокислими бактеріями. Під їх дією проходить накопичення спирту, молочної кислоти та інших ферментів, які забезпечують смак та аромат виробу. Ферменти борошна продовжують до кінця випікання гідролітичне розщеплення її компонентів, яке доповнюється кислотним гідролізом.

В результаті ферментативних процесів в тісті збільшується кількість водорозчинних вуглеводів. Одночасно проходить денатурація білків. Тому кількість водорозчинних азотистих речовин в хлібі значно менше, ніж в тістових заготовках. Подальший прогрів призводить до закріплення структури м’якушки та додає їй еластичності і пружності.

Тривалість і інтенсивність розглянутих процесів в значній мірі залежать від режиму випічки. Еластичність, стискуваність та пружність м’якушу, також залежить від гідротермічного і теплового режимів робочої камери печі.

Режим випікання залежить від багатьох факторів:

  1. від якості сировини;

  2. від виду виробу;

  3. від маси і форми тістових заготовок;

  4. від конструкції печі та інших факторів.

Крім того, сам режим випікання визначається такими параметрами:

  1. температурою газового середовища;

  2. вологістю в печі;

  3. часом випікання.

Для печі, на базі якої розробляється АСКТП випікання хліба, а саме хліба пшеничного в/с, застосовують наступний режим випікання, який поділяють на температурні зони.

I зона – 275ºС;

II зона – 245ºС;

III зона – 205ºС;

IV зона – 185ºС.

Час випікання хліба – 40 хвилин.

За час випікання виріб втрачає 10÷30% вологи на 10÷15% маси.

При цьому вологість в пекарній камері підтримується в межах 75÷80%.
  1   2   3   4

скачати

© Усі права захищені
написати до нас