Готовая курсовая: Автоматизация пастеризации и CIP

ВВЕДЕНИЕ	3
1 ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ МОЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА	5
1.1 Характеристика молочного производства как объекта автоматизации	5
1.2 Анализ путей автоматизации на основе литературных и патентных источников	9
1.3 Разработка технического задания на автоматизацию производственной линии	12
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (НАПРИМЕР, ТЕМПЕРАТУРЫ ПАСТЕРИЗАЦИИ)	16
2.1 Выбор регулируемой величины и датчиков (температуры, давления и пр.)	16
2.2 Построение математической модели объекта регулирования	18
2.3 Выбор стандартного регулятора (П, ПИ, ПИД)	19
2.4 Обоснование технической реализации регулятора (например, на базе ОВЕН, Siemens)	24
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ЛОГИКО-ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМ ПРОЦЕССОМ (НАПРИМЕР, ПРОМЫВКА CIP)	29
3.1 Выбор технических средств (ПЛК, исполнительные механизмы)	29
3.2 Разработка алгоритма логического управления (по циклограмме или таблице переходов)	31
3.3 Разработка программы управления на языке LD или FBD (по IEC 61131)	32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	38

Современное производство продуктов питания невозможно без внедрения автоматизированных систем управления, обеспечивающих высокую производительность, безопасность, качество и соответствие санитарно-гигиеническим требованиям. Молочная промышленность, как одно из ключевых направлений пищевой отрасли, особенно нуждается в комплексной автоматизации, учитывая высокую чувствительность сырья к изменениям температуры, давления, микробиологическим рискам и срокам хранения.
Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности технологических процессов молочного производства, таких как пастеризация, нормализация, сепарация, гомогенизация и розлив, путём внедрения современных технических средств автоматизации. Применение датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов и микропроцессорных систем управления позволяет повысить точность поддержания технологических параметров, сократить участие человека в управлении процессами и обеспечить мониторинг в реальном времени.
Цель настоящей курсовой работы состоит в проведении анализа технических средств, используемых для автоматизации молочного производства, с разработкой типового решения по регулированию одного из ключевых параметров процесса и логико-программному управлению дискретными операциями.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1.	Исследование структуры и особенностей молочного производства как объекта автоматизации;
2.	Анализ существующих технических средств автоматизации, применяемых на предприятиях данной отрасли;
3.	Построение математической модели регулирования одного из непрерывных параметров (например, температуры в пастеризационном аппарате);
4.	Выбор и обоснование стандартного регулятора и его технической реализации;
5.	Разработка подсистемы логического управления для управления дискретными процессами (например, CIP-мойкой);
6.	Создание программы управления на языке, соответствующем стандарту IEC 61131.
Объектом исследования является молочное производство как совокупность взаимосвязанных технологических процессов, подлежащих автоматизации. Предмет исследования — технические средства автоматизации, включая датчики, регуляторы, исполнительные механизмы и контроллеры, обеспечивающие автоматическое и программно-логическое управление технологическими операциями.
Методологической основой работы являются принципы теории автоматического управления, нормативные документы в области автоматизации, а также практические разработки, применяемые в молочной промышленности.
Структура курсовой работы соответствует требованиям методических указаний и включает три главы. В первой главе рассматриваются общие сведения о технологическом объекте, анализируются пути автоматизации и формируется техническое задание. Вторая глава посвящена проектированию подсистемы автоматического регулирования. В третьей главе разрабатывается подсистема логико-программного управления. Работа завершается выводами и перечнем использованных источников.

В рамках курсовой работы была рассмотрена и разработана автоматизированная система управления для молочного производства на примере пастеризационной установки и CIP-промывки. Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения качества, надёжности и санитарной безопасности пищевой продукции, что требует широкого внедрения современных технических средств автоматизации.
В первой главе обоснована необходимость автоматизации производственного процесса: рассмотрены особенности молочной отрасли как объекта автоматизации, проведён анализ патентной и научно-технической литературы, а также разработано техническое задание на автоматизацию линии. Это позволило выделить ключевые направления управления — контроль температуры, давления, промывочных циклов и режимов работы оборудования.
Во второй главе была спроектирована подсистема автоматического регулирования температуры пастеризации. Сформирована математическая модель объекта регулирования, обоснован выбор ПИД-регулятора и выполнен подбор промышленного контроллера (ОВЕН, Siemens) с учётом технических требований. Проект отражает практическую реализуемость решения и соответствует отраслевым стандартам.
Третья глава посвящена построению логико-программного управления процессом CIP-промывки. Разработан алгоритм управления на основе циклограммы, предложен программный код на языке LD, а также построены схемы, отражающие структуру управляющей логики и функционирование системы.
Результаты курсовой работы демонстрируют целесообразность внедрения комплексной автоматизации в пищевом производстве, особенно в молочной промышленности, где требования к гигиене, стабильности температурных режимов и точности дозирования особенно высоки. Разработанные технические решения обеспечивают снижение влияния человеческого фактора, экономию ресурсов, повышение стабильности и повторяемости технологических процессов.

Нормативные правовые акты:
1.	ГОСТ 2.105–2021. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. – М.: Стандартинформ, 2021. – 18 с.
2.	ГОСТ 2.301–2020. Единая система конструкторской документации. Форматы. – М.: Изд-во стандартов, 2020. – 8 с.
3.	ГОСТ 34.602–2020. Информационные технологии. Техническое задание на создание автоматизированной системы. – М.: Стандартинформ, 2020. – 22 с.
4.	ГОСТ IEC 61131-3–2021. Программируемые контроллеры. Часть 3. Языки программирования. – М.: Стандартинформ, 2021. – 215 с.
5.	ГОСТ Р 7.0.100–2018. СИБИД. Библиографическая запись. Общие требования и правила составления. – М.: Стандартинформ, 2018 (действует). – 34 с.
Книги:
6.	Ахметзянов Р. Р. Системы автоматического управления: учеб. пособие. – Казань: КНИТУ, 2021. – 190 с.
7.	Баженов А. М., Овчинников Ю. А. Автоматизация пищевых производств. – М.: КолосС, 2023. – 272 с.
8.	Горшков А. В. Технические средства автоматизации: учебное пособие. – СПб.: Лань, 2021. – 192 с.
9.	Карелина О. А. Основы автоматизации производства: учебник. – М.: Академия, 2022. – 214 с.
10.	Копылов Ю. А. Теория автоматического управления: учебник. – М.: ИНФРА-М, 2022. – 416 с.
11.	Павлов Ю. А. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности. – М.: МИСиС, 2020. – 288 с.
12.	Схиртладзе А. Г., Федотов А. В., Хомченко В. Г. Автоматизация технологических процессов и производств. – Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2021. – 459 с.
13.	Третьяков А. А., Назаров В. Н. Системы программирования контроллеров. ПЛК в автоматизации производства. – Тамбов: ТГТУ, 2022. – 95 с.
14.	Хоменко Е. И. Программируемые логические контроллеры: практикум с примерами. – СПб.: Питер, 2023. – 256 с.
Статьи:
15.	Гусев П. В. Анализ современных решений в автоматизации молочного производства // Технологии пищевой промышленности. – 2022. – № 3. – С. 25–30.
16.	Жарков С. М. Автоматизация CIP-мойки на молочных предприятиях // Автоматизация и управление. – 2023. – № 5. – С. 17–22.
17.	Кононова Е. А., Фролова И. В. Повышение надёжности оборудования при цифровом управлении // Пищевая промышленность. – 2020. – № 6. – С. 33–39.
18.	Сахаров И. Ю. Современные подходы к выбору датчиков в молочной отрасли // Инженерные решения. – 2021. – № 4. – С. 41–47.
19.	Шаповалов В. И. Унификация средств автоматизации в АСУ ТП молочного цеха // Автоматизация и управление в техносфере. – 2024. – № 2. – С. 59–66.
Монографии:
20.	Зайцев Н. И. Молочные технологии: автоматизация и контроль параметров. – М.: Агропромиздат, 2021. – 320 с.
21.	Сафронов П. С. Системы управления качеством на молочных предприятиях. – М.: Агросервис, 2020. – 278 с.
Электронные ресурсы:
22.	Siemens. Контроллеры SIMATIC. Официальный каталог [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://new.siemens.com/ru/ru/products/automation/simatic.html (дата обращения: 30.07.2025).
23.	Omron. Automation Systems for Dairy Processing [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://industrial.omron.eu/en/products/dairy-solutions (дата обращения: 30.07.2025).
24.	IPR BOOKS. Электронно-библиотечная система IPR BOOKS [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru (дата обращения: 30.07.2025).
25.	Endress+Hauser. Интеллектуальные датчики для молочной промышленности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.endress.com (дата обращения: 30.07.2025).