Способ автоматического управления тепло- и массообменными процессами переработки пищевого сырья Советский патент 1992 года по МПК A24B9/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению тепло- и массообменны- ми процессами переработки различного пищевого сырья, имеющего во время переработки неоднородную влажность, например табачных листьев, замороженного мяса, брикетированных фруктов и овощей, чайных трав - мяты и чабреца.

Известен способ автоматического управления процессом переработки пищевого сырья, например табачных листьев, путем изменения параметров теплоносителя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является способ автоматического управления процессами сушки табачных листьев, путем измерения параметров теплоносителя и объекта обработки, сравнением их с программными значениями.

Недостатком данного способа является его низкая эффективность, связанная с энергетическими затратами на управление процессом переработки и материальными потерями, когда хотя и учитываются все основные параметры обрабатываемого сырья решение о переходе с одного режима переработки на другой выносится только с учетом разности между программными и текущими значениями температуры и влажности обрабатываемого сырья. В результате такого решения не учитываются те случайные возмущения, которые действуют на объект управления: колебания температуры и относительной влажности наружного воздуха, напряжение питания сети электрокалориферов, изменение числа оборотов вытяжных вентиляторов и т.д. Это приводит к перерасходу электрической энергии, к увеличению потерь сухого вещества, в резульVI

ы

00

ю ь.

тате чего эффективность управления снижается.

Цель изобретения - повышение эффективности управления.

Цель достигается тем, что сравнивают значения температуры и влажности объекта с их критическими значениями, в зависимости от результата вводят поправку в программные значения параметров теплоносителя и находят значения производных от результата сравнения, определяют значение функции переключения и корректируют изменение указанных параметров в теплоносителе в зависимости от знака функции переключения.

Управление осуществляется по знаку функции переключения,

Ах+с2 Ах +...+CnA х(п),(1)

где S - функция переключения;

ci;c2; ...cn-постоянные коэффициенты, зависящие от вида перерабатываемого материала и контролируемого параметра теплоносителя;

А х; Ах ; ... Дх п - отклонение и производные отклонения текущего значения контролируемого параметра от программных значений.

Для каждого перерабатываемого материала существуют некоторые критические значения влажности и температуры (т.е. значение влажности, при котором постоянная скорость ее снижения переходит в падающую, и значение температуры обрабатываемого материала, при котором имеет место безвозвратная потеря качества сырья).

Текущие значения параметров перерабатываемого материала сравнивают с критическими значениями. Если текущие параметры меньше критических значений, то решение об управлении (характер воздействия на исполнительные технологические органы) в теплоносителе принимается на основе программных значений, а когда текущее значение влажности перерабатываемого материала больше критического значения, то решение принимается на основе откорректированных программных значений.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Датчики 1 и 2 температуры и влажности соответственно, расположенные в объекте 3 управления, в котором производится обработка пищевого сырья 4, предназначены для измерения температуры и влажности перерабатываемого материала. Датчики 5 и 6 температуры и относительной влажности

соответственно расположены также в объекте 3 управления и измеряют значения температуры и относительной влажности теплоносителя. Результаты измерений поступают на аналоговые коммутаторы 7. Управление аналоговыми коммутаторами 7 осуществляется посредством микропроцессорного контроллера 8.

Для коммутации аналогового сигнала на

аналогово-цифровой преобразователь 9 микропроцессорный контроллер набирает посредством соответствующего блока 10, каждый из которых реализует функцию дешифрации, интерфейс вывода 11, в который

записывается адрес датчика. Этот адрес, поступая на аналоговые коммутаторы 7 и на блок 10, инициирует выбор одного из каналов аналогового коммутатора 7. Скоммути- рованный таким образом от датчиков

аналоговый сигнал поступает на аналогово- цифровой преобразователь 9, где преобразуется в цифровую форму и сохраняется в интерфейсе ввода, после чего, согласно алгоритму управления, он вводится в микропроцессорный контроллер 8. Полученные измерения параметров объекта обработки обрабатываются в микропроцессорном контроллере, где определяются средние значения параметров теплоносителя и объекта

обработки.

Далее в микропроцессорном контроллере 8 происходит обработка полученных результатов, вычисляются текущие значения разницы измеряемых величин и ее производных, по значениям которых вычисляется величина функции переключения, и в зависимости от ее знака микропроцессорный контроллер посылает в интерфейс вывода управляющие воздействия. Выбор интерфейса вывода происходит посредством соответствующего блока 10. Полученное на выходе блока 13 управляющее воздействие поступает на блок 14, который управляет исполнительными

устройствами в объекте управления, такими как источник тепла, вентилятор, заслонки, увлажнитель и т.д.

Способ осуществляется следующим образом.

При переработке (сушке) табачных листьев второй ломки сорта Остролист технологические режимы следующие: критическое значение влажности табака , критическое значение температуры табака С, программные значения температуры теплоносителя С, С, программные значения относительной влажности теплоносителя , , скорость движения теплоносителя ,3 м/сек, причем программа I предусмотрена до достижения критических значений WKp и ТКр, а программа II - после достижения WKp.

Когда WKp Л/тек, где Л/тек - текущее значение влажности табачных листьев и при ТКр Ттек, где Ттек - текущее значение температуры табачных листьев, то микропроцессорный контроллер 8 находит разность tnpi-treic, где t-тек - текущее значение темпе- ратуры теплоносителя pnpi-ртек, где - текущее значение относительной влажности теплоносителя. По полученным значениям согласно формуле (1) 8 вычисляет знак функции переключения и принимает решение об выключении или включении соответствующего технологического оборудования. А когда WKp WTSK и при . блок 8 находит разности tnp2-tTeK +t, где tK

-корректирующее значение программной температуры и рпр2- ртек+ р«., где корректирующее значение относительной влажности. При это величины tK и ip K блок 8 определяет по величине Л/Тек -Wnp, где Л/Пр

-программное значение влажности перера- батываемого материала в текущий момент времени, по специальным функциям, которые занесены в постоянное запоминающее устройство блока 8. Последний по величинам 1пр2-Хтек+Т.к И рпр2- р тек+ Ц к ОПредвЛЯет знак функции и по результату принимают решение об управлении.

Изобретение обеспечивает изменение влажности материала при переработке строго по заданной программной кривой, тем самым обеспечивается высокое качество конечного продукта, снижение энергозатрат на управление и переработку, что приводит к повышению эффективности управления переработкой пищевого сырья. Формула изобретения Способ автоматического управления тепло- и массообменными процессами переработки пищевого сырья путем измерения параметров теплоносителя и объекта обработки, сравнения их с программными значениями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления, сравнивают значения температуры и влажности объекта с их критическими значениями, в зависимости от результата вводят поправку в программные значения параметров теплоносителя и находят значения производных от результата сравнения, определяют знак функции переключения и корректирукуг изменение указанных параметров в теплоносителе в зависимости от знака функции переключения.

Использование способа автоматического управления процессами тепловой переработки, например сушки, капиллярно-пористого коллоидного пищевого сырья обеспечивает повышение эффективности управления, что выражается в улучшении качества переработанного продукта и снижении энергетических затрат и материальных потерь Сущность способа: сравнение текущих значений температуры и влажности объекта обработки с критическими значениями, в зависимости от результата сравнения вводится поправка в программные значения параметров теплоносителя и находятся значения производных разности между текущим значением указанных параметров теплоносителя и их программными значениями, потом находится знак функции переключения и по нему выносится решение об управляющем воздействии. 1 ил. (Л С