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

Abstract

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.