Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
Факультет «Информационных технологий»
Направление подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах»
Курсовая работа
По дисциплине: Технические средства автоматизации и управления
На тему: Анализ технических средств автоматизации кондитерского производства
Обучающийся группы
Москва, 2026 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. Обоснование необходимости автоматизации заданного технологического объекта 6
1.1 Характеристика автоматизируемого технологического объекта 6
1.2 Анализ путей автоматизации заданного объекта на основе обзора литературы и патентных материалов 8
1.3 Разработка технического задания 9
Выводы 10
ГЛАВА 2. Проектирование подсистемы (контура) автоматического регулирования одним из непрерывных технологических параметров 12
2.1 Выбор принципа регулирования и неизменяемых элементов подсистемы 12
2.2 Определение математической модели объекта регулирования 13
2.3 Выбор стандартного регулятора 16
2.4 Обоснованный выбор технической реализации автоматического регулятора 17
Выводы 18
ГЛАВА 3. Проектирование подсистемы логико-программного управления дискретным технологическим процессом 19
3.1 Выбор технической реализации элементов подсистемы 19
3.2 Разработка и анализ алгоритма управления 21
3.3 Разработка программы управления 25
Выводы 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 29
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 32
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 33
ВВЕДЕНИЕ
Общество с ограниченной ответственностью «Пищевик» (ООО «Пищевик») - предприятие средней мощности, расположенное в центральном регионе России. Основной вид деятельности - производство замороженных полуфабрикатов высокого качества. Линия по производству замороженной пиццы была запущена в 2018 году, однако до настоящего момента управление большей частью операций осуществляется полуавтоматически или вручную. Это приводит к разбросу массы ингредиентов, колебаниям температуры в шкафах окончательной расстойки и, как следствие, к возврату продукции до 4-5% от общего объема.
Актуальность курсовой работы обусловлена необходимостью повышения рентабельности за счет снижения доли ручного труда, стабилизации органолептических показателей и уменьшения времени переналадки линии при смене ассортимента.
Целью курсовой работы является разработка системы автоматизации линии производства замороженной пиццы, включающей контур регулирования температуры в туннельном шкафу и логико-программное управление подачей сыпучих компонентов теста.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ технологического процесса и выявить критические точки контроля.
2. Выполнить патентный обзор существующих решений для автоматизации пищевых линий.
3. Разработать техническое задание на модернизацию системы управления.
4. Спроектировать контур автоматического регулирования температуры (ПИД-регулятор).
5. Разработать подсистему логического управления замесом теста на базе программируемого логического контроллера (ПЛК).
Объект исследования: линия производства замороженной пиццы на ООО «Пищевик».
Предмет исследования: математические модели и технические средства автоматизации.
Методы исследования. В курсовой работе использован комплекс теоретических и экспериментальных методов. Теоретическая часть основана на методах системного анализа технологических объектов, теории автоматического управления (расчет передаточных функций, анализ устойчивости), а также на положениях стандартов МЭК 61131-3 при разработке логических программ. Также в ходе выполнения курсовой работы применялся метод активного эксперимента на действующем оборудовании: снятие кривой разгона морозильного аппарата при ступенчатом изменении положения клапана подачи хладагента. Обработка результатов выполнена с использованием графоаналитического метода (метод касательной) и численного моделирования в среде MATLAB Simulink. Для синтеза параметров ПИД-регулятора применен метод Циглера-Николса. Проектирование алгоритмов управления выполнено с использованием нотаций блок-схем (ГОСТ 19.701-90) и языка функциональных блоков FBD.
В процессе выполнения курсовой работы (ее теоретической и практической части) использованы учебные издания, технологические инструкции, справочные данные и др. В учебнике Степанова А.В. «Автоматизация технологических процессов пищевых производств» (2021) приведены типовые структуры АСУ ТП для тестомесильных и формовочных машин, что послужило основой для выбора архитектуры распределенной системы. Диссертация Сурова А.А. (2022) содержит экспериментальные данные по настройке ПИД-регуляторов в холодильных установках с запаздыванием до 50 с – эти рекомендации использованы при расчете коэффициентов Kp, Ti, Td. Патент РФ 2710123 (2024) описывает способ стабилизации температуры в камере заморозки с помощью трех датчиков и блока компенсации; в работе выполнен критический анализ патента и принято решение об использовании одного датчика Метран-276 с цифровой фильтрацией. Монография Дьяконова В.П. «MATLAB и Simulink для инженеров» (2023) позволила построить математическую модель объекта – моделирование показало, что рассчитанные параметры регулятора дают перерегулирование не более 8%. Каталог продукции «ОВЕН» (2024) использован для обоснованного выбора ПЛК ПЛК110 и панели СПК-107 с учетом IP-защиты и наличия свободного порта RS-485 для связи с весовым терминалом.
Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка источников и литературы и четырех приложений. В первой главе проводится обоснование автоматизации, разрабатывается техническое задание. Вторая глава посвящена проектированию непрерывного контура регулирования температуры. В третьей главе рассматривается дискретная подсистема управления замесом. Общий объем работы составляет 30 страниц.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация технологических процессов пищевых производств : учебное пособие / под ред. А.В. Степанова. – М. : Инфра-М, 2021. – 352 с.
2. Безпалов, В.В. Проектирование информационных систем управления бизнес-процессами предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности : учебник / В.В. Безпалов, В.Н. Филатов. – М. : Дашков и К°, 2022. – 248 с.
3. Джапарова, Д.А. Теория автоматического управления : учебное пособие / Д.А. Джапарова, Г.Н. Утепов. – Уральск : ЗКАТУ им. Жангир хана, 2023. – 280 с.
4. Евстифеев, А.В. Программируемые логические контроллеры в системах промышленной автоматизации : учебник / А.В. Евстифеев. – М. : Инфра-М, 2024. – 420 с.
5. Жмудь, В.А. Системы автоматического управления. Новые концепции и структуры регуляторов : учебник / В.А. Жмудь, Л.В. Димитров, Я. Носек. – М. : Ай Пи Ар Медиа, 2023. – 350 с.
6. Иванов, И.С. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств : учебное пособие / И.С. Иванов. – М. : Юрайт, 2026. – 312 с.
7. Ким, Д.П. Теория автоматического управления : учебник и практикум для вузов / Д.П. Ким. – М. : Юрайт, 2023. – 276 с.
8. Кудинов, Ю.И. Теория автоматического управления (с использованием MATLAB – SIMULINK) : учебное пособие / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. – 2-е изд. – СПб. : Лань, 2024. – 280 с.
9. Миронов, В.С. MATLAB и Simulink для инженеров: моделирование систем управления : монография / В.С. Миронов. – М. : ДМК Пресс, 2023. – 408 с.
10. Мокрушин, С.А. Система управления разливочного автомата на основе ПЛК / С.А. Мокрушин, Е.М. Бесфамильная, Н.А. Забенкова // Пищевая промышленность. – 2023. – № 7. – С. 34–39.
11. Оборудование ОВЕН для промышленной автоматизации : каталог продукции / ПО «ОВЕН». – М. : ОВЕН, 2024. – 156 с.
12. Ощепков, А.Ю. Математическое и компьютерное моделирование современных систем автоматического управления : учебное пособие / А.Ю. Ощепков. – СПб. : Лань, 2024. – 252 с.
13. Первозванский, А.А. Курс теории автоматического управления : учебное пособие / А.А. Первозванский. – 6-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2023. – 616 с.
14. Пьявченко, Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы с применением SCADA-системы TRACE MODE : учебное пособие / Т.А. Пьявченко. – СПб. : Лань, 2022. – 336 с.
15. Суров, А.А. Настройка ПИД-регуляторов в холодильных установках с транспортным запаздыванием : диссертация ... канд. техн. наук / А.А. Суров. – М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022. – 185 с.
16. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» ТР ТС 021/2011 (с изменениями от 23.06.2023, действующая редакция с 01.07.2025). – М. : ЕЭК, 2025. – 112 с.
17. Технические средства автоматизации и управления : учебное пособие / под ред. О.В. Шишова. – М. : Инфра-М, 2022. – 396 с.
18. Федоров, А.А. Определение динамических параметров объекта с S-образной кривой разгона / А.А. Федоров, В.Ю. Чернов // Технологии и производство. – 2023. – № 1 (27). – С. 45–51.
19. Филиппов, А.В. Автоматизация технологических процессов пищевых производств: современные контроллеры и датчики / А.В. Филиппов // Пищевая промышленность. – 2024. – № 3. – С. 28–33.
20. Чернов, В.Ю. Параметрическая идентификация инерционного объекта по фрагменту переходного процесса с ненулевыми начальными значениями / В.Ю. Чернов // Вестник МЭИ. – 2023. – № 4. – С. 67–74.
21. Шишов, О.В. Программируемые контроллеры в системах промышленной автоматизации : учебник / О.В. Шишов. – Тюмень : ТюмГУ, 2023. – 360 с.
22. Юсупов, Р.Х. Автоматизация пищевых производств на базе ПЛК и SCADA-систем : монография / Р.Х. Юсупов. – Казань : КНИТУ, 2022. – 280 с.
23. ГОСТ 19.701-90 (ISO 5807-85). Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. – М. : Стандартинформ, 2021. – 28 с.
24. Руководство по эксплуатации. Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом ТСПУ Метран-276 / Метран-Смарт. – Челябинск, 2023. – 42 с.
25. Клапаны регулирующие Danfoss для пищевой промышленности : технический каталог / Danfoss A/S. – Nordborg : Danfoss, 2024. – 88 с./23754
Отзывы
Отзывов пока нет.