Preview

Повышение качества молотого кофе «Арабика» за счет использования SCADA системы при автоматизации процесса объемного дозирования

https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i2.s255

Аннотация

Статья посвящена повышению эффективности технологии производства молотого обжаренного кофе «Арабика» за счет применения автоматических объемных роторных дозаторов в качестве объектов автоматизации и создания на их основе систем автоматического регулирования параметров технологического процесса производства молотого обжаренного кофе с использованием Scada системы. В статье определены актуальность темы, исследованы показатели качества молотого кофе сорта «Арабика». Показано, что в процессе дозирования возникают проблемы со стабильностью подачи молотого кофе в дозирующий механизм и возможностью автоматического контроля образующихся при этом сводов. Поэтому проведены экспериментальные исследования и моделирование процессов истечения молотого кофе из бункера дозатора с использованием методов дискретных элементов. Разработаны и апробированы методы и способы автоматического контроля показателей качества кофе с использованием Scada системы. Показаны результаты анализа технологического процесса дозирования молотого обжаренного кофе как объекта управления и проведен обзор существующих систем управления процессами дозирования молотого кофе. На основе проведенных исследований разработана математическая модель управления процессом дозирования молотого кофе сорта «Арабика» из бункера объемного дозатора с учетом присущих ему внутренних связей между параметрами технологических режимов и внешними возмущающими факторами. Проведено моделирование функционирования системы управления приводами подачи кофе в объемный дозатор при действии стохастических возмущений по нагрузке дозатора с учетом физико-механических свойств кофе. Разработан алгоритм управления процессом дозирования, предусматривающий учет корректирующего воздействия по промежуточной координате – уровню молотого кофе в бункере на основе исследования режимов работы дозатора и проверки асимптотической устойчивости системы управления производительностью дозатора при действии случайных возмущений и при отсутствии перерегулирования по уровню молотого кофе в бункере. В результате проведенных исследований выявлена перспективная методика управления уровнем молотого кофе, позволяющая осуществить переход от применения простого, позиционного закона управления уровнем молотого кофе в бункере дозатора к моделированию изменения уровня со специализированным контролем и управлением дозатором непосредственно в процессе функционирования. По полученным результатам в качестве критерия управления предложена производительность технологической линии с наложенными на нее ограничениями на колебания объемной массы молотого кофе в упаковке, что позволяет значительно повысить эффективность работы данной линии, улучшить качество производимого кофе и сделать процесс дозирования более точным.

Об авторах

М. Р. Сантос Кунихан
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»
Россия

Сантос Кунихан Марио Рохелио

125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11



И. Г. Благовещенский
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»
Россия

Благовещенский Иван Германович

125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11



В. Г. Благовещенский
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»
Россия

Благовещенский Владислав Германович

125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11



А. Н. Петряков
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»
Россия

Петряков Александр Николаевич

125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11



Список литературы

1. Апанасенко, С. И., Благовещенская, М. М., Благовещенский, И. Г. (2012). О перспективах создания системы автоматического контроля влажности кондитерских масс в потоке с использованием аппарата искусственных нейронных сетей. В Планирование и обеспечение подготовки и переподготовки кадров для отраслей пищевой промышленности и медицины (с. 212 – 214).

2. Балыхин, М. Г., Благовещенский, И. Г., Назойкин, Е. А., & Благовещенский, В. Г. (2019). Адаптивная система управления с идентификатором нестационарными технологическими процессами в отраслях пищевой промышленности. В Интеллектуальные системы и технологии в отраслях пищевой промышленности (с. 32-39).

3. Балыхин, М. Г., Борзов, А. Б., & Благовещенский, И. Г. (2017). Архитектура и основная концепция создания интеллектуальной экспертной системы контроля качества пищевой продукции. Пищевая промышленность, 11, 60 - 63.

4. Балыхин, М. Г., Борзов, А. Б., & Благовещенский, И. Г. (2017). Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий. Франтера.

5. Благовещенская, М. М. (2009). Основы стабилизации процесса приготовления многокомпонентных масс. Франтера.

6. Благовещенская, М. М., & Злобин, Л. А. (2005). Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Высшая школа.

7. Благовещенская, М. М., & Сантон Куннихан, М. П. (2017). Структура систем управления дозирования с использованием нейронных сетей. В Общеуниверситетская студенческая конференция студентов и молодых ученых «День науки», 5, 263-267.

8. Богомягких, В. А., & Пепчук, А. П. (1996). Интенсификация разгрузки бункерных устройств в условиях сводообразования зернистых материалов. Зерноград.

9. Варламов, А. В. (2011). Исходные предпосылки к составлению обобщенной математической модели динамической системы «Бункерное устройство с сыпучим материалом сводообразование механизм разрушения сводообразования». Вестник Самарского государственного университета путей сообщения, 2(12), 79–89.

10. Видинеев, Ю. Д. (1981). Дозаторы непрерывного действия. Энергия.

11. Гениев, Г. А. (1958). Вопросы динамики сыпучей среды. Выпуск 2. Госстройиздат.

12. Грубов, В. В, Ткачев, В. С, Ужеловский, В. А. (2007). Оптимизация процесса весового дозирования сыпучих материалов. Вестник Приднепровской Государственной Академии Строительства и Архитектуры, 15.

13. Давиденко, П. Н. (2005). Исследование и разработка методов проектирования информационных систем на основе дозаторов дискретного действия. Таганрог.

14. Дженике, Э. В. (1968). Складирование и выпуск сыпучих материалов. Мир.

15. Зенков, Р. Л. (1964). Механика насыпных грунтов. 2-е издание. Машиностроение.

16. Зенков, Р. Л., Гриневич, Г. П., & Исаев, В. С. (1966). Бункерные устройства. Машиностроение.

17. Иванов, Я. В., Благовещенская, М. М., & Благовещенский, И. Г. (2012). Автоматизация процесса формования конфетных масс на основе математического и алгоритмического обеспечения с использованием в качестве интеллектуального датчика цифровой видеокамеры. В Планирование и обеспечение подготовки и переподготовки кадров для отраслей пищевой промышленности и медицины (с. 215 – 218).

18. Колбасин, А. М. (2007). Автоматизация технологического процесса управления производством многокомпонентных сыпучих бетонных смесей с учетом ошибок дозирования. МИСИ.

19. Крылова, Л. А., Благовещенский, В. Г., & Татаринов, А. В. (2017). Разработка интеллектуальных аппаратно-программных комплексов мониторинга процессов сепарирования дисперсных пищевых масс на основе интеллектуальных технологий. В Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука: МГУПП, 1, (c.199-201).

20. Назойкин, Е. А., Благовещенский, И. Г., Синча, В. М., Жиров, М. В., & Митин, В. В. (2019). Использование имитационного моделирования для идентификации состояния предприятий в пищевой промышленности. В Интеллектуальные системы и технологии в отраслях пищевой промышленности (c. 147-155).

21. Петряков, А. Н., Благовещенская, М. М., Благовещенский, В. Г., & Крылова, Л. А. (2018). Применение методов объектно-ориентированного программирования для контроля показателей качества кондитерской продукции. Кондитерское и хлебопекарное производство, 5-6(176), 21-23.

22. Савостин, С. Д., Благовещенская, М. М., & Благовещенский, И. Г. (2016). Автоматизация контроля показателей качества муки в процессе размола с использованием интеллектуальных технологий. Франтера.

23. Сантос, М. Р. (2015). Имитационная модель управления уровнем молотого кофе в бункере с помощью многодвигательных приводов. Науковедение, 7(1),98TVN115. http://naukovedenie.ru/PDF/98TVN115.pdf .

24. Сантос, М. Р. (2015). Математическая модель и автоматизация процесса объемного дозирования молотого кофе на базе Scada системы Labview. Науковедение, 7(4), 38TVN415. http://naukovedenie.ru/PDF/38TVN415.pdf

25. Сантос, М. Р. (2017). Математическое и алгоритмическое обеспечение системы управления технологическим процессом объемного дозирования при производстве молотого обжаренного кофе. МГУПП.

26. Сантос, М. Р., & Благовещенская, М. М. (2017). Использование нейронной сети для автоматизации процесса управления объемным дозированием молотого кофе. В Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука (с. 102-106).

27. Соколовский, В. В. (1960). Статика сыпучей среды. Наука.

28. Amorós, J. L., Mallol, G., Sánchez, E., & García, J. (2000). Diseño de silos y tolvas para el almacenamiento de materiales pulverulentos. Problemas asociados a la operacion de descarga [Design of silos and hoppers for the storage of powdery materials. Problems associated with the download operation]. Universitat Jaume, 1.

29. Castrillon, J. J. C., Soares, P. C. C.(1999). Normalización de la Densidad Aparente del Café. Tostado y Molido y de la Concentración del Extracto de Café [Normalization of the Apparent Density of Coffee. Roasted and Ground and Concentration of Coffee Extract]. Universidad Nacional De Colombia.

30. Garelli, F., Mercedez, R., Dominguez, F. F., & Angulo, M. (2009). Simulacion de un algoritmo para controlar el nivel en tolva nate la alimentacion discontinua de caña [Simulation of an algorithm to control the level in the hopper with the discontinuous sugarcane feed]. Revista iberoamericana de automatica e informatica industrial, 6(3), 54-60.

31. Guevara, B. R. (2000). Caracterización granulométrica del café tostado y molido colombiano [Granulometric characterization of Colombian roasted and ground coffee] Universidad Nacional de Colombia. Novella, E. C. (Ed.) (1985) Ingeniería Química. Flujo de fluidos [Chemical engineering. Fluid flows], 3. Alhambra Universidad.

32. Sáinz, J. G. (2011). Materiales de construcción: problemas de dosificación [Construction materials: dosage problems]. Universidad de Burgos.

33. Sáinz, J. G. (2015). Materiales de construcción: problemas de Granulometría [Construction materials: Granulometry problems]. Universidad de Bur


Просмотров: 8


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2712-7648 (Online)