Система автоматического управления процессом стерилизации консервов в автоклаве Советский патент 1985 года по МПК A23L3/00 

Изобретение относится к консервной, пищевой и рыбной промышленности а именно к системам автоматического управления процессом стерилизации консервов в автоклаве. , Цель изобретения - снижение энергозатрат, брака продукции и повышение надежности системы в работе. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - схема включения компаратора в регулятор давления; на фиг.З «схема цифроаналогового преобразовател на фиг. 4 - функциональная схема сис темы при отсутствии очищенного воздуха. Система автоматического управления процессом стерилизации содержит блок 1 задания программы, блок 2 самоконтроля и технические средства автоматизации. Блок 1 задания програ мы выполнен в виде цифрологического устройства с цифроаналоговым преобр зователем напряжения с переменным резистором 3 на входе. Технические средства автоматизации системы содержит датчики 4 и 5 температуры, связанные соответственно с регулятором 6 температуры и самопишзлщим прибором 7, датчик 8 давления и самопишущий манометр 10. Первый выход блока 1 задания программы соединен с входом регулятора 6 температуры, второй выход со динен с регулятором 9 давления, а третий - подключен к входу блока 2 самоконтроля. Выходы регуляторов 9 и 6 давления и температуры соединены соответственно с исполнительными механизмами - мембранньми клапанами 11-14 через электропневмопреобразователи 15 - 18. Мембранные клапаны 11 - 14 установлены на линия подачи пара, воды, воздуха и слива. Выходы и входы блока 2 самоконтроля соединены, соответственно,.с входами и выходами регуляторов 6 и 9 темпера туры и давления и блоки 1 задания программы. Регулятрр 9 давления снабжен компаратором 19. Первый вход последнего подключен к блоку 1 задания про граммы шиной 20 через резистор 21, а к шине Общая точка - через резистор 22. Второй вход компаратора подключен к входу операционного усилите ля 23 регулятора 9 давления через линию задержки, которая образована резисторами 24 и 25 и конденсатором 26. Последний через переменный резистор 27 шиной 28 подключен к регулятору 6 температуры. Выход компаратора 19 через транзисторный ключ 29 и резистор 30 подключен к входу транзистора 31, к конденсатору 32 и резистору 33. Затворы транзисторного ключа 34 подключены к блоку 1 задания программы шиной 35. Вход операционного усилителя 36 через резистор 37 подключен к шине 38 и датчику 8 давления. Выход операционного усилителя 23 через резистор 39 подключен к входу операционного усилителя 36. На вход последнего подключен исТочакк стабилизированного напряжения через резисторы 40 и 41 шиной 42. Выход операционного усилителя 36 через резистор 43 подключен на инвертирующий вход, а шиной 44 - к входу аналоговой части регулятора давления. Регуляторы 9 и 6 давления и температуры имеют дискретные и аналоговые выходы, причем каждый из них может управлять двумя мембранными клапанами. Цифроаналоговый преобразователь (фиг. 3) содержит переменный резистор 3, подключенный к его входу. Переменный резистор 3 одним концом через шину 45 подключен к задатчику температуры, а другим - к резисторам 46 - 54. Выходы последних подключены к транзисторным ключам 55 63 соответственно. Выходы этих ключей подключены к Общей точке шине 64, а затворы - к дешифратору 65. Вход деш{{фратора через шину 66 подключен к блоку 1 задания программы. Выход цифроаналогового преобразователя шиной 67 через сглаживающий фильтр и ключи, находящиеся в блоке 1, подключен к регулятору 6 температуры. Система работает следукнцим образом. Перед началом процесса стерилизации по команде блока 1 задания программы вода в автоклаве 68 автоматически нагревается до начальной температуры, при достижении которой производят загрузку продукта, в автоклав. Сигнал от задатчика температуры стерилизации подается на шину 45. При этом на выходной шине 67 появляется напряжение, определяемое отно щением сопротивлений резисторов 3 и 46 при открытом в нулевом положе нии транзисторного ключа 55. В свя зи с тем,.что величина сопротивлеНИИ резисторов 4б.- 54 возрастает линейно, так же линейно нарастает температура нагрева. Послед11яя измеряется датчиком 4 температуры. Задание по времени и температуре выдает блок 1 задания программы в соответствии с формулой стерилизации, заданной программой. Регулятор 6 температуры сравнивает температуру нагрева с заданием и в зависимости от величины и знака рассогласования вьщает сигнал на мембранные клапаны 11 и 12 через аналоговые электропневмопреобразователи 15 и 16. С помощью последних реализуется пропорционально-интегральный закон регулиро вания. Регулятор 6 температуры имеет устройство, прербразующее сигнал датчика 4 температуры в напряжение, соответствующее температуре в автоклаве 68. Давление в последнем, измеряемое датчиком 8 давления, преобразуется в напряжение. Напряжение, поступающее от регулятора 6 температуры, соответству щее температуре в автоклаве 68, пос пает на вход регулятора 9 через линию задержки и сравнивается с напря жением,поступающим от датчика 8 дав ления . В зависимости от величины и знак рассогласования регулятор 9 давления вьфабатывает сигнал, управляющи мембранными клапанами 13 и 14 через электропневмопреобразователи 17 и 18 При достижении в автоклаве 68 температуры стерилизации счетчик времени блока 1 задания программы отсчитывает время, необходимое для стерилизации данного продукта. Во время стерилизации при уменьшении температуры ниже заданной на , блок 2 самоконтроля запрещает отсчет времени стерилизации. При восстановлении регулятором 6 темп ратуры необходимой температуры отсче времени продолжается. По окончании времени стерилизации блок 1 задания программы вьщает команду на начало процесса охлаждения. До подачи этой команды ключ 29 закрыт, а ключ 34 и транзистор 31 - открыты. Время задержки пропорционально величине сопротивления резистора 24, а температура, при которой давление в автоклаве 68 должно быть равно О, определяется сопротивлением резистора 40. При начале процесса охлаждения блок 1 задания программы подает на шину 35 сигнал, открывающий ключ 29 и закрывающий ключ 34. При этом время задержки будет определяться суммарным сопротивлением, резисторов 24 и 25. После того как температура в автоклаве 68 станет ниже температуры стерилизации и напряжение на втором входе компаратора 19 по абсолютной величине станет меньше напряжения на его первом входе, компаратор 19 через ключ 29 с выдержкой времени закрывает транзистор 31, увеличивая постепенно сумму сопротивлений резисторов 40 и 41 и уменьшая этим температуру, при которой давление в автоклаве будет равно О. Мембранные клапаны 11 - 14 могут быть снабжены датчиками 69 - 72 отрицательной обратной связи и во семью дискретными злектропневмопреобразователями 73 - 80 по два на каждый мембранный клапан. Датчики 69 - 72 отрицательной обратной связи подключены к входам регуляторов 9 и 6 давления и температуры. Процесс стерилизации, консервов в автоклаве происходит аналогично описанному выше. При появлении рассогласования по температуре регулятор 6 температуры вьщает сигнал на мембранные клапаны 11 и 12, подключенные к его дискретным выходам через дискретные злектропневмопреобразователи 73 76, с помощью которых реализуется F-закон регулирования. При срабатывании одного из злектропневмопреобразователей 73 или 74 в надмембранном пространстве изменяется давление воздуха. Это давление измеряется датчиком 69 отрицательной обратной связи. Сигнал от этого датчика поступает на регулятор 6 температуры, где сравнивается с его аналоговым сигналом, и в случае равенства электропневмопреобразователи 73 или 74 закрываются. При зтом мембранньй клапан 11 занимает положение, обеспечивающее

необходимую температуру в автоклане 68. Аналогично описанному выше работает контур регулирования давления .

Работа устройства в процессе стерилизации фиксируется самопишущим прибором 7 и самопишущим манометром 10.

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ В АВТОКЛАВЕ, содержащая блок задания программы, датчики температуры и давления, связанные с регуляторами и исполнительными механизмами, установленными соответственно на линиях подачи пара, воды воздуха и слива, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат, брака продукхщи и повышения надежности в работе, она снабжена блоком самоконтроля, а блок задания программы выполнен в виде цифрологического устройства с цифроаналоговым преобразователем напряжения с переменным резистором на входе, при этом первый выход блока задания программы соединен с входом регулятора температуры, второй выход соединен с регулятором давления, а третий - подключен к входу блока самоконтроля, причем выходы регуляторов давления и температуры соединены с исполнительными механизмами через электропневмопреобразователи, а вход блока самоконтроля соединен с выходами регуляторов температуры и давления и блока задания программы, а его выход связан с входами регуляторов температуры и давления и блока задания программы. 2.Система поп.1, отличающаяся тем, что, исполнительные механизмы снабжены датчиками отрицательной обратной связи, подключен(Л ными к входам регуляторов давления и температуры. 3.Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что регулятор давления снабжен операционным усилителем и компаратором, один из входов последнего подключен к блоку задания программы, другой - к входу регуля00 тора давления, а выход через транзисторные ключи - к входу операцион00 ного усилителя.

Спи

Впйук

Пар

ие. 1

/