Автоматизация инфракрасной сушки

Общие сведения

Сушильная камера представляет собой шкаф с семью секциями, и инфракрасными излучателями над каждой секцией. В верхней части расположен вытяжной вентилятор. Необходимо обеспечить гибкую настройку камеры для каждого продукта, с возможностью сохранения параметров для использования в дальнейшем.

Режим сушки доступен по графику «трех полок» – три временных интервала с тремя уставками температуры составляют один полный цикл.

Контроль и регулирование температуры осуществлены независимо для каждого уровня (секции) продукта. Датчик влажности в отходящем потоке управляет вентилятором, также предусмотрен режим работы вентилятора по таймеру или принудительно. 

Реализация 

В качестве станции управления выбран персональный компьютер, а не ПЛК с целью обработки и хранения относительно большого объема статистической информации. В последующих моделях сушильных шкафов предполагается применить ПЛК с дистанционной загрузкой рецептов из АРМ (автоматизированное рабочее место) опытного сушильного шкафа.

Структура установки и системы управления изображены на рисунке. 

Программно-аппаратное обеспечение

Была разработана и внедрена система управления на базе персонального компьютера с установленной Master SCADA MSRT32 от компании ЗАО «ИнСАТ» (исполнительная SCADA система на 32 внешних точки ввода-вывода.), Modbus OPC/DDE сервер, преобразователь интерфейса AC4, контроллер и модули ввода-вывода ОВЕН.

Описание функционирования

Оператор управляет технологическим процессом сушки с помощью SCADA-системы «InSat». Основной экран системы показан на рисунке. Изначально оператором вводится параметр ограничения максимально возможной температуры сушки необходимого продукта (от 30 до 100°С) Контроль поддержания заданных параметров, осуществляет персональный компьютер, он управляет мощностью излучающих элементов в зависимости от их энергии излучения, температуры контролируемого продукта (или среды) и текущего состояния влажности продукта (по реакции на лучевую составляющую) – регистрируемые выносным датчиком.

Простая схема процесса сушки выглядит так, как будто продукт сам определяет оптимальные параметры лучевой мощности в конкретный момент времени в зависимости от:

• динамики возгонки (чем более влажный продукт и больше скорость возгонки, тем больше идет охлаждение продукта и тем большая энергия подводится к ИК элементам);
• температуры и влажности внешнего воздуха, так как отвод возгоняемой из продукта влаги, происходит за счет поступающего воздуха;
• местных условий работы всего сушильного комплекса (газодинамика);
• от плотности и структуры самого продукта (соотношение между органической материей и водой), и т.п. 

После окончания всего процесса сушки, система автоматически переходит на режим сохранения высушенной продукции, ограничивая лучевую энергию на минимально возможном уровне для данного продукта (режим низкотемпературной стерилизации). Это исключает порчу продукта, так как заключительную стадию сушки, нельзя оставлять без контроля. 

Результаты

В результате создания Системы, благодаря аналитической обработке данных циклов пробной сушки, получена возможность составления рецептурных карт для каждого вида продукта, время отработки технологии сократилось в несколько раз.

Основным удобством в работе является оперативная корректировка рабочих параметров, что позволяет за два-три первых цикла сушки нового продукта понять основные специфические особенности технологии и сократить количество опытных (экспериментальных) циклов сушки.