Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Sterowanie procesami technologicznymi.

Projekt

Piotr Jakóbik

Kuba Butor

Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Rok II mgr

Kraków, 2016

Spis treści

1. Opis procesu produkcyjnego

1. Struktura procesu produkcyjnego

Proces produkcyjny piekarni opiera się na trzech głównych etapach. Pierwszym z nich jest przygotowanie ciasta; surowce zostają przetworzone na gotowe ciasto które po uformowaniu nadaje się do dalszej obróbki. Jest to etap na którym linie produkcyjne chlebów i bułek są niezależne i oddzielne. Drugi etap to wyrastanie ciasta zwane bardziej fachowo garowaniem. Po tym etapie ciasto jest już puszyste i nadaje się do obróbki cieplnej. Ostatni etap to wypiekanie w piecach po którym pieczywo jest bezpośrednio pakowane i rozwożone do punktów sprzedaży.

W zakładzie produkcyjnym funkcjonują dwa wydziały produkcyjne: wydział produkcji chleba i wydział produkcji bułek. Linie produkcyjne tych wydziałów są częściowo oddzielne. Posiadają niezależne stanowiska mieszania i linie formujące ciasto. Wspólne natomiast jest pomieszczenie garowni stanowiska wypieku.

2. Opis procesów technologicznych

Etap I: Przygotowanie

Etap II: Formowanie

Etap III: Garowanie

Etap IV: Wypiek

Schemat podstawowego procesu produkcyjnego

2. Algorytmy

Informatyzacja piekarni, system posiada czujniki na każdym etapie produkcji, i sam określa, który produkt powinien być teraz np. wypiekany, który formowany czyli zastosowanie równoległego cyklu produkcyjnego. Ile wyrobów może być produkowane w ciągu godziny, kiedy należy zacząć produkcję i ile składników przygotować. System też może wysyłać zamówienia automatycznie do dostawców.

Na linii produkcyjnej zostaną umieszczone 2 rodzaje czujników PLC

• Czujnik masy (wagi)

• Czujnik temperatury

Na schemacie przedstawiono miejsca usytuowania czujników w procesie -odpowiednio W(Wagi) i T(Temperatury):

Wagi w linii formującej ważą ciasto nieupieczone, a wagi w Piecach ważą ciasto upieczone.

Celem użycia wag jest sprawdzenie czy wyrób na poszczególnych etapach jest odpowiednio formowany, czy podczas procesu nie ma ubytków itp. Pozwala także uzyskiwać produkty o niemal identycznej wadze z przyjętymi odchylenia +/- 10%. Minimalizacja ubytków podczas procesu pozwoli wytworzyć więcej produktów z mniejszej ilości surowców, czyli zwiększy się wydajność materiałowa.

Celem użycia czujnika temperatury w piecu jest równomierny wypiek każdego bochenka. Chleb powinien być wypiekany w ściśle określonej temperaturze, w związku z czym każda zmiana wpływa na strukturę, wygląd produktu, smak, chrupkość (a więc na cechy, które wpływają na jakość produktu i tym samym ocenę klientów) Przy temperaturze odchylenia są na poziomie +/-5%

Algorytm Ważenia ciasta nieupieczonego

Algorytm Ważenia ciasta upieczonego

Algorytm Pomiaru temperatury

Wszystkie wyżej wymienione dane są przesyłane czujników (PLC) do aplikacji DSS (Decision Support System) i po przetworzeniu umieszczane są w bazie SQL. Baza ta następnie udostępnia je wszystkim interesariuszom procesu np. kierownikom, mistrzom, zarządowi czy prezesowi.

Schemat systemu informatycznego

3. Karta przebiegu materiałów

Karta przebiegu materiału	KPM	Karta nr. 1	Arkusz nr. 1	Arkusz nr. 1
	Symbol	Metoda dotychczasowa	Metoda proponowana	Oszczędności
Przedmiot pracy: Piecznie chleba	
Czynność: mieszanie, pieczenie	
Miejsce: Piekarnia	Ω
Wykonawca: piekarz	
Metoda: dotychczasowa	Razem:
Początek obserwacji: Mieszanie składników	Czas (min)
Koniec obserwacji: odebranie wypieków	Odległość (m)
Czas (min)	Odległość (m)		Opis	Sprzęt
10	5	Dobranie składników		Waga
2	-	Transport do mieszalnika		Podajnik
30	5	Mieszanie składników (wyrabianie)		Mieszalnik
2	-	Transport do pieca		Podajnik
180	3	Pieczenie		Piec
30	1	Odebranie gotowych wypieków		Wózki

4. Opis zastosowanych mierników

Temperatura

Najczęściej mierzona wielkością fizyczną w procesach przemysłowych jest temperatura.

Działanie czujnika polega na wykorzystaniu zmiany rezystancji metalu wraz ze zmianą temperatury. Tym metalem jest wysokiej jakości platyna. Przy temperaturze 0ºC oporność platyny wynosi 100Ω. Z tego powodu używa się nazwy PT100 dla tego czujnika.

Monitory prędkości

Są to czujniki prędkości obrotowej łączące funkcje detekcji i monitorowania.

Czujniki działają na zasadzie indukcyjnego czujnika zbliżeniowego wykrywającego metalowy element zamontowany na obracającym się elemencie maszyny. W ten sposób pomiar może być zamieniony na prędkość obrotową.

Pojemnościowe

Czujniki pojemnościowe mogą wykryć także przedmioty niemetaliczne. Z tego powodu są często wykorzystywane np. w przemyśle drzewnym lub papierniczym.

Czujniki są także wykorzystywane do kontroli poziomu cieczy oraz substancji sypkich. Charakteryzują się większą odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne. Większość czujników posiada także regulację zasięgu działania

Indukcyjne

Mogą być zasilane napięciem stałym lub zmiennym. Wykrywają bezkontaktowo obiekty metalowe. Powszechnie stosowane w automatyce do kontroli położenia lub przemieszczenia.

Najważniejszy parametr to zasięg działania, gdzie najmniejszy wynosi od 0 - 2 mm natomiast największy to 70 -120 mm. Kolejne ważny parametry to typ obudowy oraz sposób połączenia elektrycznego. Każdy czujnik posiada wbudowaną diodę LED, dzięki której można określić, czy czujnik aktualnie wykrył jakiś obiekt.

Poziomu

Produkty są zazwyczaj przechowywane w zbiornikach. Podczas napełniania takiego zbiornika należy sprawdzać osiągnięcie poziomu granicznego. Do tego celu są dostępne specjalne czujniki.

Najpopularniejszym sygnalizatorem poziomu jest czujnik wibracyjny. Zasada działania tego czujnika opiera się na zjawisku rezonansu kamertonowego. Rezonans jest zaburzany w wyniku kontaktu jakiegokolwiek materiału z widełkami czujnika.

Bibliografia

[1] http://s7-scl.pl/elementy-zewnetrzne-czujniki/

13

W

W1

W

W

W

T

START

Pomiar masy produktu

Zapisanie odczytu w bazie SQL

Pobranie z bazy danej o wadze docelowej produktu

Czy masa produktu mieści się w normie? (+/- 10%)

TAK

Przekazanie produktu do następnego etapu

NIE

Masa ciasta trafia ono ponownie do mieszalnika

KONIEC

KONIEC

Wyrób kwalifikowany jest jako Odpad Produkcyjny

Zapisanie odczytu w bazie SQL

Przekazanie produktu do następnego etapu

Czy masa produktu mieści się w normie? (+/- 10%)

Pobranie z bazy danej o wadze docelowej produktu

Pomiar masy produktu

START

Zapisanie odczytu w bazie SQL

NIE RÓB NIC

Czy temperatura pieca jest odpowiednia?

(+/- 5%)

Pobranie z bazy danej o temperaturze optymalnej

Pomiar temperatury pieca

START

TAK

Jeśli jest za mała zwiększ moc pieca jeśli za duża zmniejsz

Czy temperatura pieca jest odpowiednia?

(+/- 5%)

NIE

TAK

NIE

Na piecu po zakończeniu zmiany jest przeprowadzany jest przegląd techniczny i jego ewentualny remont

KONIEC

Inne czujniki PLC

Czujniki temp

Wagi

System przetwarzający informacje DSS

Np. system SCADA

Serwer przechowywujący informacje SQL

Prezes

Zarząd

Kierownicy produkcji

---