автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Адаптивное управление процессами тепловой обработки продуктов в многофункциональных плиточных аппаратах



МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ

„. „„ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

( ч—

"X На правах рукописи

УСТИЧ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

УДК 664.951.2 (043)

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ В МНОГО«УНКЦИОНАЛЬНЫХ ПЛИТОЧНЫХ АППАРАТАХ

Специальность 05.13.07. - автоматизация технологических процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена на кафедре автоматизации производственнь процессов Калининградского государственного технического уни верситета

Научные руководители - доктор технических наук

профессор Л.Г.Ионов - кандидат технических наук профессор С.П.Сердобинцев

Официальные оппоненты - доктор технических наук

профессор В.И.Попов ' - кандидат технических наук с.н.с. Е.М. Огарев

Ведущая организация - Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии

часов на заседании специализированного Совета К 063.45.03 пр Московском государственном заочном институте пищевой промышлен ности по адресу: 109803, г. Носква, ул. Земляной вал, 73.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Защита диссертации

Автореферат разослан " " ¿-V 1996 г.

н

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, 'доцент

И.Д.Сапрыкина

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Необходимость консервирования значительного количества скоропортящихся продуктов ставит задачу совершенствования оборудования для его проведения. Из применяемых промышленных методов консервирования процессы холодильной обработки и замораживания являются наиболее прогрессивными как по органолептическим показателям, так и по экономической эффективности. Так как многие замороженные продукты предназначены для дальнейшей промышленной обработки, то необходимо рассматривать технологическую цепочку "замораживание - хранение - размораживание пищевого продукта" в комплексном плане.

Обследование предприятий показало, что оборудование для тепловой обработки пищевых продуктов имеет в основном узкую специализацию и как следствие непостоянную загрузку в течении времени. Поэтому разработка и внедрение технологического аппарата, ориентированного на несколько тепловых процессов, таких как замораживание, подмораживание, размсрахгивание продуктов, является важной задачей.

В качестве базовых при создании многофункционального оборудования целесообразно использовать плиточные морозильные аппараты, широко распространненые на судах и береговых предприятиях Северо-Западного региона.

Однако недостаточная изученность этих аппаратов как объектов управления, отсутствие общепромышленных средств оперативного контроля выходных показателей процесса и обоснованных алгоритмов управления приводят к снижению качества продукта и неоправданным энергетическим затратам. Актуальной является задача разработки системы управления процессами тепловой обработки в плиточных аппаратах.

Цель^и задачи исследования. Повышение эффективности эксплуатации плиточных аппаратов многоцелевого назначения для тепловой обработки ( замораживания, подмораживания, размораживания ) пищевых продуктов на основе адаптивного метода управ-

ления.

В соответствии с целью исследований в диссертационной ра боте решались следующие задачи:

- анализ существующих способов и оборудования для замора хивания и размораживания пищевых продуктов и факторов, влияю щих на качество продукта, с точки зрения создания многофункци онального оборудования и.системы управления процессами;

- выбор технологической схемы многофункционального плиточ ного аппарата и анализ состояния автоматизации основных техно логических операций;

- определение целей • и критериев управления процессам; тепловой обработки пищевых продуктов;

- разработка способов стабилизации термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата" и управления процессами по тепловой нагрузке на секцию многофункциональное аппарата;

- разработка математической модели для управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах;

- выбор средств измерений и исследование возможное« косвенного измерения плотности теплового потока;

- разработка алгоритма и синтез системы управления процессами тепловой обработки в многофункциональных аппаратах.

Научная новизна. Выбран критерий управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах, разработана адаптивная система управления, обеспечивающая минимизацию выбранного критерия { дисперсии конечной температурь в центре блока ) и снижение энергетических затрат.

Предложены технологические схемы размораживания пищевых продуктов в многофункциональных плиточных аппаратах, исключающие промежуточный теплоноситель.

Предложен способ стабилизации термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата" при замораживании и подмораживании .

Предложен способ управления процессами тепловой обрабсз*.

пищевых продуктов в плиточных аппаратах по модели плотности теплового потока.

Разработаны модель процесса замораживания, учитывающая случайный характер изменения термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата", и адаптивный алгоритм управления тепловыми процессами в многофункциональных плиточных аппаратах .

Практическая ценность. Предложен вариант использования плиточных морозильных аппаратов ( в том числе и роторных ) в многофункциональном режиме.

Предложено решение задачи стабилизации конечной температуры в центре блока продукта при помощи двухуровневой адаптивной системы управления, реализованной с использованием общепромышленных средств автоматизации.

Предложена аппроксимирующая зависимость изменения плотности теплового потока.

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований применены при выполнении научно-исследовательских работ по теме "Технико - экономический анализ объектов автоматизации рыбообрабатывающих производств" ( N гр.01860015102 ); использованы в качестве прототипа системы управления при модернизации плиточного аппарата, проведенной НПО "Рыбтехцентр"; включены в учебный процесс в качестве лабораторного стенда на базе ремиконта Р-130 в лаборатории "Автоматизация производственных процессов" и модели плиточного аппарата в лаборатории "Холодильная техника" Калининградского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: научно - техническом семинаре "Проблемы совершенствования технологии и оборудования для обработки объектов морского промысла" ( Калининград, 1990 ), конференциях секций В2, С2, Б1, 02/БЗ Международного института холода ( Дрезден, 1990; Гданьск, 1994 ), научно - технических конфе-гагг.;г;«гх гг^гфесссрслс- г.ггподсвлгельского ссстаъя, аспкрантоь и

сотрудников КТИРПХ ( Калининград, 1993, 1994 ), научно - тех нической конференции "Современные технологии и оборудование для переработки гидробионтов" ( Мурманск, 1994 ), международ ной научно - технической конференции "Автоматизация биотехнических систем в условиях рыночной экономики и конверсии" ( Москва, 1994 ), 4 всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" ( Ярославль 1994 ), 9 международной научной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" ( Тверь, 1995 ).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ.

Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 129 страницах, содержит 3 приложения, 31 рисунок, список литературы из 103 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и Задачи исследования. Кратко изложенс то новое, что вносится автором в проблему разработки системь управления многофункциональным плиточным аппаратом для тепловой обработки пищевых продуктов.

В первой главе дан анализ способов и оборудования для замораживания и размораживания пищевых продуктов, факторов, влияющих на качество продукции, стабильности показателей процессов тепловой обработки в аппаратах различных типов.

В промышленных условиях в многофункциональном аппарате для тепловой обработки продуктов могут быть использованы следующие распространенные способы замораживания и размораживания: погружной, воздушный (газообразной средой), контактный.

Результаты анализа показали рациональность выбора контактных плиточных морозильных аппаратов г качестве базовых при создании многофункционального оборудования для тепловой обработки пищевых продуктов { замораживание, подмораживание, pas мораживание ).

Основными показателями, определяющими качество продукта на выходе из аппарата, являются конечная температура в центре блока и продолжительность процесса.

Оценка стабильности выходных показателей при изменении теплофизических характеристик продукта, его геометрических размеров, условий ведения процесса, проведенная с использованием теории чувствительности, позволила провести ранжирование факторов, влияющих на ход технологического процесса в многофункциональном плиточном аппарате.

Для обеспечения технологической и конструктивной гибкости многофункционального аппарата, исключения промежуточного теплоносителя, предложены два варианта ведения процесса размораживания пищевых продуктов. При первом варианте размораживание производится горячими парами холодильного агента, при втором -жидким холодильным агентом с положительной температурой. Схема подключения многофункционального аппарата для тепловой обработки , выполненного на базе плиточного роторного аппарата типа УРМА, к холодильной установке представлена на рис. 1.

Между плитами 2 плиточного роторного, аппарата 1, имеющими каналы для прохода холодильного агента, расположен блок продукта 3. Управление процессом осуществляется блоком 4. Холодильная установка включает: компрессор 5, конденсатор 6, линейный ресивер 7, регулирующий вентиль 8, циркуляционный ресивер 9, насос подачи холодильного агента 10, дренажный ресивер 11, трубопроводы подачи 12 и отвода холодильного агента 13 в режиме замораживания с запорными вентилями 14 и 15. К линейному ресиверу 7 подключен трубопровод 16 для отбора холодильного агента с запорным вентилем 17. Трубопровод 18 с запорным вентилем 19 служит для отбора горячих паров холодильного агента. Трубопровод 20 с запорным вентилем 21 соединяет аппарат 1 с дренажным ресивером 11. Для перехода с одного режима работы на другой используется запорная арматура на трубопроводах.

Холодильная установка перерабатывающего предприятия обычно обслуживает несколько плиточных роторных аппаратов (до 4). При проведенной модернизации часть из них может работать на

Рис.1. Схема многофункционального аппарата для теплоиой обработки пиаевых продуктов

замораживание продукта, а часть (1-2 аппарата), при необходимости,- на размораживание.

При использовании первого варианта размораживания, пары холодильного агента под давлением нагнетания компрессора подаются в плиты аппарата. Сконденсировавшиеся пары сливаются в дренажный ресивер. Жидкий холодильный агент с положительной температурой ( второй вариант ) поступает в плиты аппарата из линейного ресивера за счет разности давлений Рк и Ро и отводится от них в циркуляционный ресивер. С точки зрения создания системы управления этот вариант является предпочтительным.

Использование части аппаратов в режиме размораживания позволяет улучшить энергетические характеристики холодильной установки цеха из-за снижения температуры холодильного агента, поступающего в дренажный или циркуляционный ресивер, в результате отбора теплоты для размораживания продукта. Расчеты показали, что работа одного аппарата в режиме размораживания и трех аппаратов в режиме замораживания позволяет снизить энергетические затраты холодильной установки цеха на 15 - 20 %.

Вторая глава посвящена анализу состояния и предложениям по автоматизации основных технологических операций многофункционального оборудования.

К недостаткам существующих плиточных аппаратов следует отнести отсутствие системы управления, учитывающей динамические свойства объекта. В морозильных роторных аппаратах типа MAP, АРСА, УРМА, FGP продолжительность процесса устанавливается системой программно-логического управления путем изменения такта работы механизмов на основе предварительных исследований. Необходимым условием использования систем программно-логического управления является хорошая изученность процесса с точки зрения технологии обработки. Однако, из-за значительных вариаций видового, физико-химического состава обрабатываемого сырья, термического сопротивления системы "продукт - охлаждающая среда", изменения тепловой нагрузки, замораживание в плиточных аппаратах представляет собой процесс с неполной информацией и применение подобных систем не приводит к

стабилизации выходных показателей, что подтверждается экспериментальными данными. Отсутствие оперативного контроля за выходными показателями не позволяет корректировать ход технологического процесса. Это приводит к снижению качества продукта и неоправданным энергетическим затратам.

Очевидно, что в силу вышеперечисленных причин уровень автоматизации плиточных аппаратов низок, несмотря на их преимущества в условиях массового производства.

Наиболее универсальным и эффективным средством решения задач управления процессом с неполной информацией является использование адаптивного управления. Структура САУ должна включать в себя подсистему регулирования режимных параметров и подсистему автоматической или автоматизированной адаптации, базирующуюся на использовании модели объекта управления.

Целью математического моделирования процесса замораживания в плиточном аппарате является определение закона распределения конечной температуры в центре блока; влияния переменного термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата", обусловленного наличием воздушных прослоек, на выходные показатели процесса; определение передаточных функций по основным каналам.

Выдвинута гипотеза о распределения конечной температуры в центре блока как композиции законов распределения двух независимых случайных величин t^к . Первая из них определяется термическим сопротивлением продукта, упаковочного материала и плиты аппарата, коэффициентом теплоотдачи к холодильному агенту и его температурой и подчиняется нормальному закону распределения. Величина Х.% , зависящая от сопротивления воздушны? прослоек между продуктом и плитой аппарата, распределена пс показательному закону.

Функция распределения конечной температуры в центре блока, представляющей собой сумму случайных величин ^и имеет вид:

где ф*(» = л ^, Се. ¿¿^ ' нормальная функция Лапласа; _ ^

а - математическое ожидание величины ,°С;

С- среднее квадратическое отклонение величины

Л - параметр показательного распределения величины .

Плотность распределения равна:

При расчетах по приведенным формулам за нулевое значение оси г принимается значение конечной температуры в центре, достигаемое при отсутствии воздушной прослойки между продуктом и плитой ( упаковочным материалом ). Вариация теплофизических характеристик продукта, упаковочного материала, холодильного агента определяет значение среднеквадратического отклонения & . Параметр показательного распределения -Л зависит от вида продукта, его размерного ряда, давления подпрессовки и определяется средней толщиной воздушных прослоек между продуктом I! плитой аппарата.

Проверка по критерию Колмогорова показала непротнворечи-■ вость выдвинутой гипотезы экспериментальным данным с доверительной вероятностью Р >, 0.9.

Проведенный анализ экспериментальный данных показал, что разброс температур в центре замороженных блоков объясняется в основном наличием воздушных прослоек различной толщины между продуктом и плитой аппарата ( при их распределении по показательному закону ),а также флуктуацией теплофизических характеристик продукта, упаковочного материала, холодильного агента.

При выводе математической модели динамики плиточного ап парата, учитывающей случайный характер изменения термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата", были приняты следующие допущения:

1) рассматривался процесс ниже точки замерзания ( криос-копической температуры ), проходящий в одной секции аппарата;

- 12 - •

2) термические свойства элементов системы сосредоточены в их центре;

3) между стенкой и упаковочным материалом имеется идеальный контакт;

4) толщина воздушной прослойки между упаковочным материалом и продуктом в пределах рассматриваемого участка постоянна, общее распределение воздушной прослойки между продуктом и упаковочным материалом описывается показательным законом.

5) блок'продукта представлен в виде многослойной ограниченной пластины, однородной по своему составу;

6) теплофизические характеристики пищевого продукта, холодильного агента ( теплоносителя) постоянны и равны среднему значению в рабочем диапазоне температур.

Система уравнений, описывающее изменение температуры, имеет вид:

¿/Кот ¿Ли"

г™уп Сип . - —---------- — — - ,

¿¿г $ У + + '

гл«л глбп г Ас г глу^

С£п - - _ - ,

гл£п ¿лпр глуп

¿Г ( гг А / ^ ¿у

глбп г. ллр

где - масса стенки, упаковочного ма-

териала, воздушной прослойки, слоя продукта соответственно, кг

Сет, Суя, Спр - удельная теплоемкость стенки,

упаковочного материала, воздушной прослойки, продукта соответственно, Дж/(кг* К);

¿гл. ¿ег. £"/>.■ - температуры холодильнсг

агента, стенки, упаковочного материала, воздушной прослойки,

1-го слоя продукта соответственно,"С;

сА. - коэффициент теплоотдачи от стенки к 2

холодильному агенту, Вт/(м *К);

Э - площадь рассматриваемого участка поверх ности стенки ( продукта ) ,м 2 ;

5л/>- £сг, - толщина слоя продукта, стенки,

упаковочного материала, воздушной прослойки соответсвенни, м. Н - определяющий размер блока, м; ■¿"РуАст коэффициент теплопроводности пищевого про-

дукта, стенки, упаковочного материала, воздушной прослойки соответственно ,Вт/(м*К).

Анализ экспериментальных данных и результатов моделирования показывает, что предложенная модель адекватно описывает процесс замораживания в плиточных аппаратах.

Для устранения воздушных прослоек между поверхностью продукта и упаковочным материалом ( соответственно для снижения и стабилизации термического сопротивления системы "продукт плита аппарата" при замораживании и подмораживании рыбы и мясных продуктов ), предложено непосредственно перед загрузкой наносить на поверхности блока снежный или чешуйчатый лед с последующим его разравниванием. Расчеты показывают, что требуемая масса снежного льда составляет около 1.5 8 от общей массы блока продукта.

Плотность распределения конечной температуры в центре блоков при замораживании рыбы по предложенному способу ( с добавлением льда ) в сравнении с результатами замораживания по существующему технологическому процессу ( экспериментальные данные Ионова А.Г.) представлена на рис. 2. Проверка по крите-

рию Пирсона Л показала близость распределения к нормальному

г

закону. Вычисленнор ; ■ -шние критерия = 6.99, предельное

.1

значение при довер. эльной вероятности Р = 0.9 = 7.05. Так

как / <, т можно считать распределение температуры в центре блока при ислользовании способа стабилизации термического (_0П1'0тивлен!; 1 ииукалььым.

I - без использования системы стабилизации; 2-е использованием системы стабилизации

Рис.2.

Плотность распределения температуры в центре замороженных блоков при использовании системы стабилизации термического сопротивления

- 15 -

Задача стабилизации температуры на границе, определяемой технологическими инструкциями ( для рыбы и рыбных продуктов -минус 18вС ), может быть решена при использовании адаптивной системы управления с настраиваемой моделью, учитывающей влияние возмущающих воздействий.

Управление по температуре в центре продукта затруднено из - за сложности ее измерения в ходе процесса тепловой обработки. Поэтому в качестве регулируемой величины нужно принять параметр, функционально связанный с температурой и который может быть достаточно просто измерен или определен. Этим требованиям удовлетворяет плотность теплового потока ( тепловая нагрузка на плиту аппарата ).

Исследования показали, что зависимость плотности теплового потока от времени может быть описана выражением:

где А, В, С - коэффициенты, зависящие от условий процесса; ~ текущее время, с.

Расчеты показали, что погрешность аппроксимации ( 0.5% -2.5% ) не превышает погрешности измерительного комплекса, используемого при проведении исследований. При этом интегральная оценка я ( т.е. количество теплоты ) практически совпадает с экспериментальными данными, что позволяет использовать предложенную зависимость в качестве модели.

Текущая плотность теплового потока ( тепловая нагрузка на плиту аппарата ) определяется косвенным методом по перепаду температур холодильного агента и его расходу. Погрешность косвенного измерения не превышает 3 % от начальной плотности теплового потока.

Третья глава посвящена выбору структуры адаптивной системы управления процессами '.'епловой обработки и разработке алгоритма управления.

В качестве критерия управления процессами е многофункциональных аппаратах выбрана дисперсия конечной температуры в центре бллка лри выполнен^;, требований технологического регламента :

Т-Ъ ,

Хе^А

где Э - дисперсия конечной температуры в центре блока,''сг Ид - область допустимых режимов работы ( ограничени на переменные состояния ).

Цель управления - выбор траектории управляющего воз действия, обеспечивающей минимизацию выбранного критерия.

Уменьшение дисперсии конечной температуры позволяет по высить качество продукта, снизить удельные энергозатраты н получение холода.

Стратегия управления процессами тепловой обработки про дуктов в многофункциональном плиточном аппарате предусматрнв ет реализацию двухуровневой иерархической структуры СУ.

Нижний уровень включает следующие локальные системы: уп равления процессом дозирования продукта;, стабилизации терми ческого сопротивления системы "продукт - плита аппарата"; уп равления процессами замораживания, подмораживания, размерами вания по настраиваемой модели плотности теплового потока.

Верхний уровень ( подсистема адаптации ) содержит модел расчета конечной температуры в центре блока и плотности тепло вого потока. Он определяет необходимость включения в действп системы стабилизации термического сопротивления; коордннируе работу систем управления нижнего уровня путем определения за дающих воздействий на основе статистической обработки резуль татов измерения конечной температуры в центре блоков; позволя ет оператору следить за ходом технологического процесса вносить в него необходимые коррективы. Исходная информация теплофизических характеристиках продуктов различного вида, хо лодильного агента, упаковочного материала хранится в памят вычислительного блока верхнего уровня системы управления.

Информация о массе порции продукта, температуре холодиль ного агента на входе в секцию аппарата и на выходе из нее расходе холодильного агента, начальной температуре продукт поступает в вычислительный блок верхнего уроьня в соответстви

- 17 -

с заданным циклом опроса датчиков.

Управление процессами тепловой обработки в многофункциональном аппарате осуществляется на основе адаптивного алгоритма управления с настраиваемой моделью плотности теплового потока. Продукт, поступающий на тепловую обработку, предварительно сортируется по группам с близкими значениями физико-химических и теплофизических параметров. В начале процесса производится идентификация параметров модели на основе заданных и измеренных Т$Х продукта, холодильного агента, упаковочного материала. В ходе процесса измеряется действительная плотность теплового потока, т.е. тепловая нагрузка на плиту аппарата, и при необходимости производится изменение расхода холодильного агента.

На основе статистической обработки результатов измерения конечной температуры в центре блока принимается решение о включении в действие системы стабилизации термического сопротивления при замораживании и подмораживании продуктов ( в зависимости от дисперслн конечной температуры ) или о корректировке заданного значения температуры ( по ее математическому ожиданию ).

На основе алгоритма предложены структурная и функциональная схемы адаптивной системы управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах.

Результаты моделирования распределения температуры в центре замороженных блоков при использовании предложенной адаптивной системы управления приведены на рис. 3. Применение подобной системы позволяет уменьшить дисперсию конечной температуры в центре блоков с учетом погрешности средств измерения более чем в 12 раз ( при доверительной вероятности Р = 0.9 ), при стабилизации математического ожидания температуры на уровне , исключающем недомораживание блокоь.

В четве;той главо . ->г^ден синтез технической структуры адаптивной СУ про.... : »пловой обработки в многофункцио-

нальном пяточном аппч .

'Техническая реализация СУ предполагает использование ни

I - без использования системы управления;

2-е использованием системы управления;

3-е учетом погрешности средств измерения

Рис.3. Плотность распределения температуры в центре бл^оков при использовании

нижнем уровне регулирующего микропроцессорного контроллера ти- . па Р - 130 ( система управления по модели плотности теплового' потока ), на верхнем - персональной ЭВМ типа IBM PC/AT (рис.4). Важнейшим преимуществом ремиконта является отсутствие необходимости программирования выбираемых законов управления и длительной отладки программ. Персонал, работающий с ремикон-том, может не иметь специальной подготовки по языкам программирования. Наличие самодиагностики позволяет уменьшить время на локализацию и устранение неисправностей в АСУ.

Верхний уровень системы управления представляет автоматизированное рабочее место оператора - технолога, реализованное на ПЭВМ с развитой периферией.

Задание контроллеру Р - 130 ( значение плотности теплового потока в текущий момент процесса, рассчитанное по модели ) устанавливается системой верхнего уровня ( режим внешнего за-датчика ), обмен информацией при этом производится по интер- ( фейсу ИРПС ( RS-232 ).

Информация от датчиков, измеряющих соответствующие параметры ( температуры окружающей среды, поверхности продукта, холодильного агента, расход холодильного агента, а также при необходимости и масса порции продукта ), поступает в Р - 130 через соответствующие нормирующие преобразователи и обрабатывается в соответствии с алгоритмом аналогового ввода ВАА (07). Дискретные сигналы о состоянии оборудования, конечных выключателей и т.д. обрабатываются алгоритмом дискретного ввода ВДА (09). Арифметические операции выполняются при помощи алгоритмов СУМ (42 - "суммирование"), СМА (43 - "суммирование с масштабированием") и УМД (44 - "умножение - деление"). Обмен информацией с ПЭВМ производится при помощи алгоритмов инфер-фейсного ввода ВИН (05) и вывода ИНВ (06). Измеренное значение температуры поверхности продукта запоминается при помощи алгоритма CJI3 (64 -":лежение - запоминание") и передается через интерфейсный канал >ia верхний уровень для выполнения соответствующих расчет >в. Закон регулирования задается при помощи алгоритма импульснс го регулирования РИМ (21).

I - ПЭВМ типа IBM PC/AT; 2,3,4 - интерфейс RS232; 5, б - устройство сопряжения;

7 - ремиконт Р - 130;

8 - блок нормирующих преобразователей;

9 - 13 - первичные преобразователи температуры;

14 - исполнительный механизм;

15 - система управления процессом дозирования;

16 - система стабилизации термического сопротивления;

17 - система управления по модели плотности теплового потока

Рис. 4. Структурная схема системы управления процессами

тепловой обработки в многофункциональных аппаратах

- 21 - •

Изменение задания регулятору производится алгоритмом ЗДН (24), на вход которого поступает значение рассчитанное

на верхнем уровне системы.управления. Ручное управление реализуется при помощи алгоритма РУЧ (26). Оперативный контроль и управление процессом позволяет вести алгоритм ОКО (01). Выход сигнала алгоритма РИМ или РУЧ ( управляющее воздействие ) обрабатывается в соответствии с алгоритмом импульсного вывода ИВА (15).

Опытные испытания системы управления по модели плотности теплового потока на базе ремиконта Р-130 показали ее работоспособность.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выбран критерий управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах. Разработана адаптивная двухуровневая система управления процессом, обеспечивающая минимизацию выбранного критерия ( дисперсии конечной температуры в центре блока ) и снижение удельных энергетических затрат'на получение холода.

2. Разработаны технологические схемы размораживания пищевых продуктов в многофункциональных плиточных аппаратах, исключающие использование промежуточного теплоносителя.

3. Предложен способ стабилизации термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата" при замораживании и подмораживании.

4. Синтезирована математическая модель процесса замораживания, учитывающая случайный характер изменения термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата".

5. Разработана система управления по модели плотности теплового потока ( тепловой нагрузке ).

6. Разработан адаптивный алгоритм управления процессами тепловой обработки, обеспечивающий достижение конечной температуры в центре блока, соответствующей требованиям технологического регламента.

- 22 -

Основное содержание диссертации опубликовано в следующи:

работах :

1. Устич В.И.,Ионов А.Г. Термоэкономическая модель роторного , парата для замораживания и размораживания пищевых продукто: Тез. докл. научно-техн. сем. "Проблемы совершенствования ti нологии и оборудования для обработки объектов морского п] мысла" (17-18 мая 1990 г. ). - Калининград: Б.и., 1990

- с. 10.

2. Ustich V.I., Ionov A.G. Complex use of processing units during foodstuffs treatment // The papers of meeting of commissions B2, C2, Dl, D2/3 of the International Institute o; Réfrigération, Paper N 22. - Dresden, Germany, 1990.

3. Устич В.И. Разработка роторного аппарата для тепловой обр< ботки продуктов с микропроцессорным управлением //Тез. док: научно - техн. конф. проф.- преподав, состава, асп. и сот] КТИРПХ. - Калининград: Б.и., 1993. - с 19.

4. Устич В.И., Сердобинцев С.П. Система стабилизации качест) тепловой обработки пищевых продуктов в плиточных аппаратах/ Тез. докл. научно - техн. конф. проф.- преподав, состав; асп. и сотр. КТИРПХ.- Калининград: Б.и., 1994. - с. 15.

5. Устич В.И., Сердобинцев С.П. Система управления многофункциональным аппаратом для тепловой обработки пищевых продуктов// Сборник докладов научно - технич. конф. "Современные технологии и оборудование для переработки гидробионтов"

( 12 - 14 апреля 1994 г.). - Мурманск: Б.и., 1994.-с. 129 - 132.

6. Ustich V.I., Ionov A.G., Serdobinzev S.P. Control system o: ship réfrigération complexes // Réfrigération in sea transport today and in the future. The papers of meeting of com mission D2 / 3 of the International Institute of Réfrigéra tion. - Gdansk, Poland, 1994.

7. Устич В.И., Сердобинцев С,П. Автоматизация процессов тепло вой обработки пищевых продуктов в плиточных аппаратах//Тез докл. междунар. научно - технич. конф. "Автоматизация биотехнических систем в условиях рыночной экономики и конвер

сии" (3-7 октября 1994 Г. ). - М.: Б.и., 1994. - с. 10.

8. Устич. В.И., Сердобинцев С.П. Моделирование процессов тепловой обработки в контактных плиточных аппаратов//Тез. докл. 4 Всероссийской научной конф. "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (18 - 19 октября 1994 г.) Т. 1. - Ярославль: Б.и., 1994. - с. 110.

9. Устич В.И.,Сердобинцев С.П. Разработка математической модели многофункционального аппарата для тепловой обработки пищевых продуктов / Сборник научных трудов КГТУ "Совершенствование процессов, машин и аппаратов пищевых производств". - Калининград: Е.и., 1995. - с. 53 - 57.

10. Устич В.И., Сердобинцев С.П. Управление плиточным аппаратом по эталонной модели /УТез. докл. 9 мехдунар. конф. "Математические методы в химии и химической техноногии"

( 29 мая - 1 июня 1995 г. ). - Тверь: Б.и., 1995. - с. 54.