Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1 Системный анализ проблем управления процессом гомогенизации молока и молочных продуктов 9
1.1.1 Технологический процесс изготовления молочного продукта на основе цельного молока 9
1.1.2 Процесс гомогенизации молока как объект управления 15
1.2 Методы экспресс-оценки степени гомогенизации молока и молочных продуктов 18
1.3 Ультразвуковые методы экспресс-анализа свойств жидких сред
1.3.1 Подходы к моделированию колебательных процессов 23
1.3.2 Основы ультразвукового контроля 26
1.3.3 Оперативный контроль акустических свойств эластомеров в рамках прикладной акустики 33
1.3.4 Оценка массового распределения частиц ультразвуковыми методами
1.4 Технические решения в области ультразвукового контроля дисперсности эмульсий и молочных продуктов 40
1.5 Выводы и постановка задач исследования 42
2. Теоретическое обоснование возможности контроля степени гомогенизации и распределения жировой фазы ультразвуковым методом контроля 44
3. Разработка математической модели системной связи распределения жировой фазы и акустических свойств молочных продуктов 60
3.1 Синтез математической модели зависимости связи распределения масс жировых шариков по массовым или объемным фракциям со спектром времен релаксации 60
3.2 Синтез зависимости, аппроксимирующей спектр времен релаксации и распределение жировой фазы 61
3.3 Зависимость распределения масс жировых шариков от распределения акустических свойств молока 74
3.4 Синтез математической модели связи статистических моментов распределений времени релаксации и распределения жировой фазы молочных продуктов 78
4. Экспериментальные исследования 85
4.1 Общая методика проведения экспериментальных исследований 85
4.2 Описание экспериментальной установки акустического контроля показателей качества молочных продуктов 88
4.2 Оценка массового распределения жировой фазы молока по данным цифровой микрофотографии 101
5 Синтез информационно-управляющей системы стабилизации степени гомогенизации молока 122
5.1 Синтез структуры информационно-управляющей системы 122
5.2 Техническое решение по автоматизации процесса гомогенизации с использованием ультразвуковой информационно-управляющей системы контроля качества гомогенизации 127
5.2.1 Общий алгоритм расчета степени гомогенизации по измеряемым параметрам и акустическим свойствам молока 127
5.2.2 Устройство для непрерывного контроля степени гомогенизации и массового распределения жировых шариков в молоке и его использование в контуре АСУТП 129
5.2.3 Оценка погрешностей и быстродействия методов контроля 135
Выводы 140
Список литературы 141
- Ультразвуковые методы экспресс-анализа свойств жидких сред
- Технические решения в области ультразвукового контроля дисперсности эмульсий и молочных продуктов
- Зависимость распределения масс жировых шариков от распределения акустических свойств молока
- Общий алгоритм расчета степени гомогенизации по измеряемым параметрам и акустическим свойствам молока
Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях высокой конкуренции на рынках пищевой и в частности молочной продукции на первый план выходит совершенствование и повышение эффективности технологий переработки сырья, обеспечивающих с одной стороны длительные сроки хранения, а с другой стороны – сохранение максимального количества полезных свойств исходного продукта (цельного молока). Одним из важнейших процессов, оказывающих влияние на способность молочных продуктов сохранять свои потребительские качества в течение длительного периода времени является процесс гомогенизации. Он обеспечивает разрушение фрагментов жировой фракции до таких размеров, чтобы уменьшилось образование сливок и тенденция к слипанию жировых шариков и образованию их крупных агломератов до приемлемых показателей.
На сегодняшний день оценка степени гомогенизации проводится после полного цикла пропускания всей массы молока через гомогенизирующую головку при заданном давлении и в случае недостаточной степени гомогенизации осуществляется повторение полного цикла, что приводит к значительным затратам и повышении себестоимости продукции. Для решения этой проблемы необходима возможность оперативного контроля степени гомогенизации и изменения параметров процесса для гарантированного достижения заданной степени гомогенизации после одного цикла.
Существующие способы контроля степени гомогенизации относятся в основном к лабораторным, и время цикла анализа вместе с отбором пробы сопоставимо со средним временем пребывания молока в гомогенизаторе. Кроме того, степень гомогенизации оценивается в среднем для всех частиц, что не всегда выявляет содержание малых концентраций крупных агломератов частиц в эмульсии.
Наряду с прямыми методами контроля существует ряд косвенных методов, использующих связь поддающихся измерению физических величин, коррелирующих со степенью гомогенизации. Одним из удобных для практического применения способов косвенного контроля степени гомогенизации и других свойств молочных продуктов являются ультразвуковые (УЗ) методы контроля. Они обладают рядом ценных для практического использования свойств: низкой стоимостью, компактностью, оперативностью, высокой чувствительностью, возможностью реализации бесконтактности и автоматизации измерений, а также реализации множества режимов измерений за счет изменения частоты и температуры. Однако, данный метод не нашел широкого применения при управлении процессом го-
могенизации ввиду необходимости его адаптации к задаче экспресс-контроля степени гомогенизации и интеграции в контур АСУТП.
Положив в основу измерительной системы УЗ принцип, возможно создание способа непрерывного измерения как степени гомогенизации, так и массового распределения жировой фазы, а также синтеза замкнутой системы регулирования этого параметра изменением давления, что позволит снизить энергетические затраты от повторного цикла гомогенизации.
Таким образом, задача синтеза метода экспресс-анализа степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы в объеме молока для решения задачи управления технологическим процессом гомогенизации является актуальной.
Целью работы является разработка метода автоматизированного контроля степени гомогенизации с учетом массового распределения жировой фазы в продукте и его интеграция в контур АСУТП гомогенизации в производстве молока для снижения доли продукта ненадлежащего качества и снижения себестоимости за счет исключения стадии повторной гомогенизации.
Для достижения указанных целей поставлены и решены задачи:
-
Системный анализ методов проблем контроля и управления процессом гомогенизации в производстве молока и молочных продуктов.
-
Разработка метода оперативного ультразвукового контроля степени гомогенизации и распределения жировой фазы.
-
Разработка математических моделей, алгоритмов и программ для реализации метода автоматизированного контроля степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы.
-
Апробация полученных результатов методами численного и натурного эксперимента.
-
Обоснование технических решений по реализации предложенного метода в условиях производства и интеграции в контур АСУТП гомогенизации.
Объект исследования. Система УЗ контроля качества молока.
Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения системного анализа, методы идентификации, моделирования, физической акустики, математические методы статистики и методы обработки и анализа изображений.
Научная новизна работы:
-
Математическая модель, формализующая связь между спектром времен релаксации, оцениваемом по частотному спектру затухания ультразвука, и распределением жировой фазы по массе в исследуемом образце.
-
Метод автоматического ультразвукового контроля степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы в объеме молока, позволяющий получать оперативную информацию о показателях качества.
-
Способ управления процессом гомогенизации молока с учетом оперативной оценки степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы в объеме молока.
Практическая значимость заключается в разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения, а также технических решений по реализации ультразвукового метода оперативного контроля степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы в продукте в целях повышения эффективности управления процессом.
Математические модели, методы контроля, алгоритмическое и программное обеспечение для определения степени гомогенизации и массового распределения жировой фазы в молоке по данным акустических измерений апробированы на ОАО «Молочный завод» (г.Ульяновск) и внедрены на ОАО МК «Воронежский» (г. Воронеж).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на IV международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений» (2014г.), III международной научно-практической конференции «Моделирование энергоинформационных процессов», международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» - ММТТ -27, отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников ВГУИТ.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 9 работах, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 полезная модель.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, 71 рисунков, 7 таблиц, заключения, списка литературы из 64 наименований и приложения.
Ультразвуковые методы экспресс-анализа свойств жидких сред
Приемка и оценка качества молока начинается с внешнего осмотра тары, при этом осуществляется контроль чистоты, опломбированности, правильность наполнения, наличие уплотнителей под крышками молочных бидонов и автомобильных цистерн. Далее осуществляется отбор проб молока для контроля бактериальной обсемененности, и для анализов физико-химических показателей.
С целью удаления из молока механических примесей используются различные типы фильтров (пластинчатые, дисковые, цилиндрические). Для достижения максимальной степени очистки молока в промышленности применяют сепараторы. В виду того, что существует разница между плотностью частиц плазмы молока и примесей, которые в нем содержатся осуществляется процесс центробежной очистки. При этом примеси, которые имеют плотность большую, чем плазма молока, перемещаются к стенке барабана и концентрируются на ней в виде слизи, в которой содержится грязевой, белковый и бактериальный слои.
После прохождения центробежной очистки молока существенно снижается общая бактериальная обсемененность. При такой обработке невозможно молоко очистить от соматических клеток. Для того, чтобы полностью из молока удалить бактериальные клетки необходимо осуществить процесс бактофугирования, который заключается в повышении скоростей центрифугирования. При этом термическая обработка не осуществляется.
Молоко прошедшее процесс очистки необходимо как можно быстрее охладить до температуры 4..6 С. При это срок хранения такого молока, составит не более 14 ч. В случае завышения времени хранении молока при рекомендованной температуре возможно возникновение вкусовых пороков и пороков консистенции.
В процессе сепарирования молока который проводится в сепараторе-сливкоотделителе осуществляется его разделение на обезжиренное молоко и сливки.
В процессе сепарирования молоко в барабане распределяется слоями в зазорах между сепараторными тарелками. При этом самая легкая часть молока – жировые шарики стремятся к центру сепаратора; а более тяжелое обезжиренное молоко под действием центробежной силы стремится к периферии.
Процесс нормализации молока осуществляется для управления его составом (м.д.ж., доли сухих веществ, витаминов, минеральных веществ) до значений, которые соответствуют ГОСТу и ТУ. Процесс нормализации обычно проводят для получения молока с заданной массовой долей жира.
При осуществлении процесса нормализации за его основу берется уравнение материального баланса по любой составной части молока, к примеру, им может является процент содержания жира (в таком случае это будет баланс жировой). Если нормализация происходит по жиру, то в таком случае к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко в случае изначально высокой жирности или сливки при низкой изначальной жирности. Также возможен отбор от исходного молока части сливок в процессе сепарирования. Нормализация возможна как периодическим способом (в емкостях) так и непрерывным (в потоке).
В случае, если нормализация молока осуществляется по сухому веществу, то её проводят добавляя к исходному сырью сухого молока или обезжиренное загущенное молоко, рассчитывая его количество по уравнению материального баланса. Гомогенизация молока Гомогенизация молока (молочных продуктов) — это процесс при котором происходит измельчение жировых шариков, которое осуществляется воздействием на жировые шарики внешней энергии. В гомогенизаторе на границе седла и выходной щели резко изменяется площадь потока. При движении по каналу гомогенизатора и клапанной щели жировой шарик изменяет скорость и направление движения. В момент перехода сквозь щель часть жирового шарика, которая идет первой засасывается с большой скоростью в поток, при этом жировой шарик вытягивается и отрывается. Остальная часть жирового шарика продолжает двигаться через головку гомогенизатора и также измельчается [2].
Основными параметрами эффективности процесса гомогенизации является температура продукта и давление в аппарате, свойства и состав молока (м.д.ж., доля сухих веществ, вязкость, кислотность, плотность).
Наилучшая эффективность процесса достигается при температуре жировых шариков в диапазоне 50..60 С, при этом молочный жир будет в жидком состоянии.
При увеличении количества сухих веществ и массовой доли жира температуру гомогенизации необходимо повышать, в виду того, что повышается вязкость молочного жира. Процесс гомогенизации молочных продуктов с высоким содержанием жира и сухих веществ должен происходить при пониженном давление, т.к. необходимо сокращать затраты на электроэнергию и поддерживать на необходимом уровне стабильность жировой эмульсии. На данном этапе развития промышленности применяют двухступенчатую гомогенизацию и раздельную гомогенизацию. В процессе одноступенчатого процесса гомогенизации возможно образование мелких жировых шариков, при этом в ходе двухступенчатого процесса происходит их разрушение и дальнейшее разбиение жировых шариков.
В процессе раздельной гомогенизации обрабатывается только жировая составляющая молока, которая представляет собой сливки 15..20 процентной жирности. Процесс гомогенизации сливок происходит в две ступени, после чего они перемешиваются с обезжиренным молоком. Разделение процесса на этапы позволяет существенно сократить энергозатраты.
В процессе гомогенизации происходит повышение температуры молочных продуктов в среднем на 5..10 С, что влияет на дальнейший ход протекания процесса.
Технические решения в области ультразвукового контроля дисперсности эмульсий и молочных продуктов
Измерения и исследования зависимостей с (а) и а (а) реализуются методами акустической спектроскопии. При проведении исследований сначала находят экспериментальные зависимости с (а) и а(а). Затем, основываясь на той или иной модели релаксационного процесса, рассчитывают теоретические зависимости и сравнивают их с экспериментальными. В общем случае в спектре наблюдается несколько релаксационных полос поглощения. Время релаксации г. определяет положение/-той полосы поглощения на зависимостях a = f{co). Если соседние TV мало различаются (менее чем в 5-6 раз), то соответствующие им локальные области дисперсии интерпретировать достаточно трудно. Очевидно, что времена релаксации тесно связаны как со строением вещества, так и с составом, а также количеством элементарных релаксирующих единиц и их свойствами (массой, формой взаимным влиянием друг на друга) [12]. Методами акустической спектроскопии исследуют характеристики и строение вещества, кинетику быстрых реакций, конформационные превращения, возбуждение и релаксацию внутримолекулярных колебаний в газах и жидкостях (в том числе в биологически активных средах). В кристаллах также изучают образование и исчезновение дефектов [35].
Рассмотрим возможность использования методов акустической спектрометрии для оценки массового распределения жировой фазы в молоке и молочных продуктах.
Методы акустической спектрометрии могут быть использованы для оценки размеров частиц и их распределения по размерам [38]. Анализ проводится при фиксированных температурах на основе акустической спектрометрии (сканировании в заданном частотном диапазоне с определенным шагом). По результатам частотного сканирования формируется массив значений, характеризующих распределение акустических свойств молочного продукта по температуре и частоте Ш = (а„сІ,а)і,Аа),тІ,АТ),і = \ . В рамках феноменологической релаксационной теории при использовании методов акустической спектроскопии можно рассматривать молоко и молочные продукты как сплошную среду (в общем случае вязкоупругую), и на основе измерений спектров акустических свойств сплошной среды делать выводы о свойствах неоднородной среды на основе модельных предположений о системной связи измеряемых акустических свойств с некоторыми показателями качества [39]. Акустические свойства среды а, с позволяют определять компоненты комплексного модуля упругости и их частотные характеристики [11]: (2.1) где со - частота, Гц; Е\Е" - действительная и мнимая части комплексного модуля упругости, Па; г/- динамическая вязкость, Пас; р - плотность, кг/м3. Компоненты комплексного модуля в свою очередь определяются в соответствии с феноменологической релаксационной теорией [11] свойствами структурных единиц, составляющих исследуемую среду и характеризующимися временами релаксации т( Е(со)= Е0 + У J 22 +ісо т + У 22 (2.2) где E0 - равновесный модуль упругости; Е. - модуль упругости j-го релаксационного механизма; г/х - нерелаксирующая вязкость; т]] - вязкость /-го релаксационного механизма; г. = Е] /?]] - время релаксации j-го релаксационного механизма.
В случае исследования молока, представляющего собой суспензию жира в воде, структурными единицами будем считать жировые шарики и их скопления, соединенные между собой (представляющее собой единое целое с точки зрения поглощения энергии акустической волны).
В самом общем случае число элементов бесконечно, а значения времен релаксации могут описываются непрерывной функцией распределения. При этом уравнение релаксации принмет вид [11]:
По определению, данному в [40], релаксационный спектр Я(т) является математической моделью реальных процессов, существующих в линейной области механического поведения материала [14].
Использование спектральных представлений является общим и универсальным методом изучения строения вещества [40], [14], [41], согласно которому измеряются молекулярные свойства. Суть метода состоит в разложении сложного колебательного и вращательного движения на совокупность малых гармонических колебаний. Спектроскопия релаксационных (вязкоупругих) процессов, протекающих во времени, играет основную роль в поведении реальных материалов.
Зависимость распределения масс жировых шариков от распределения акустических свойств молока
Для проведения ультразвуковых исследований при различных частотах измерения использовались несколько пар пьезоэлектрических преобразователей марки П-111 с частотами 5 МГц и 10 МГц а также преобразователи VF-112 с частотой 20 МГц. Для обеспечения возможности проведения измерений при разных температурах среды образцы термостатировались. Через рубашку измерительной ячейки циркулировал теплоноситель, проходящий через выносной теплообменник. Контроль температуры образца осуществлялся с помощью термопары для контроля температуры молока, использовался вторичный прибор «ОВЕН 2ТРМ1». Скорость остывания выбиралась равной 4 К/мин.
Измерение свойств осуществляют следующим образом. Исследуемый образец 3 помещают между излучателем сигнала 2 и приемником 4. С генератора 1 электрический сигнал заданной амплитуды и длительности подается на излучатель 3, ультразвуковой импульс с которого, пройдя образец 5, попадает в приемник сигнала 4 и преобразуется в электрический сигнал с амплитудой, которая завит от свойств образца. Электрические сигналы с генератора 1 и приемника 4 фиксируются цифровым двухканальным осциллографом 5 и передаются на ЭВМ 8 для последующей обработки. Штангенциркулем измеряется расстояние h между поверхностями излучателя и приемника, равное длине пути акустического сигнал в образце.
На ЭВМ осуществляется обработка осциллограмм и рассчитываются амплитуда сигнала на приемнике и время прохождения импульса.
Далее определяют величину скорости (c, м/с) и коэффициента затухания ультразвука (, м-1) по формулам [34]: c = -, (4.1) t a = -.\n A, (4.2) h Aпр где h - расстояние между поверхностями излучателя и приемника, м; t время прохождения импульса, с; Aизл - амплитуда сигнала, подаваемого на излучатель; Aпр - амплитуда сигнала на приемнике, В. Величины скорости ультразвука в образце и коэффициента затухания используют в математических моделях расчета вязкоупругих характеристик показателей образцов молочных продуктов по формулам, приведенным в главе 1.
Для обработки полученных экспериментальных данных ультразвуковых характеристик молочных продуктов использовались следующие программные средства: «WinDSO» для регистрации осциллограмм (поставляется вместе с осциллографом); обработка осциллограмм и расчет амплитуд и времени прохождения импульсов с использованием программы «DSOAnalize», расчет ультразвуковых характеристик образцов молока с использованием математического пакета «MathCAD».
Обработанные данные сохраняли в текстовом файле в специальном формате: «Температура образца; частота на канале генератора, частота на канале приемника, время прохождения импульса, средняя амплитуда канала генератора, средняя амплитуда канала приемника, амплитуда пика 0 на канале генератора, амплитуда пика 1 на канале генератора». При анализе использовалось 5-7 первых пиков.
Результатом работы программы «WinDSO» является текстовый файл, хранящий данные об используемом масштабе (по оси времени и амплитуды) и количестве каналов в первых 10 строках (включая пробельные).
Файлы с рассчитанными значениями амплитуд и времени прохождения импульса для всех данных, использованных в работе приведены в приложении.
Полученный в результате обработки текстовый файл используется при проведении вычислений в среде «MathCAD».
По рассчитанным скорости и коэффициенту затухания ультразвука осуществляется определение компонентов Е и Е" по формулам (1.8). Поскольку использовались преобразователи различных марок, были использован следующий метод определения амплитуды излучателя – определение амплитуды сигнала на приемнике без образца и использование этой амплитуды в качестве Aген в формуле (4.2). Это объясняется тем, что в формулу (4.2) не входят характеристики электро-механического и механо-электрического преобразования пьезо-элементов, а также характеристики затухания керамической прослойки между преобразователем и рабочей средой (молоком).
Далее реализуется расчет параметров математических моделей (связи спектра времен релаксации и массового распределения жировой фазы в молоке) методами параметрической идентификации, определение физических характеристик по моделям (степени гомогенизации и т.д.) и оценка погрешности и адекватности полученных моделей (абсолютная и относительная ошибка, коэффициенты парной корреляции, критерий Фишера). Документы MathCAD приведены в приложениях.
Одним из эффективных способов его использования – определение частотных характеристик динамических систем, т.к. амплитудно-фазовая частотная характеристика линейной системы есть отношение преобразования Фурье выходного сигнала к преобразованию Фурье входного сигнала [51], [52]. Также воздействие сигнала «белый шум» на вход системы используется в задачах идентификации динамических систем [53].
В генераторах есть возможность синтеза сигналов, моделирующих «белый шум». Однако при осуществлении исследований у такого подхода возникает ряд трудностей - вероятность искажений из-за ограничений на время регистрации сигнала «белого шума» при фиксированном количестве точек сигнала, в связи с ограничением памяти регистратора осциллографа. При малых интервалах времени возникают искажения в низкочастотной области спектра, а при больших, сигнал искажается в высокочастной области ввиду снижения частоты дискретизации и соответственно потери информации.
Общий алгоритм расчета степени гомогенизации по измеряемым параметрам и акустическим свойствам молока
Проведение акустических измерений физико-химических параметров молока и молочных продуктов включает следующие этапы: 1. пропускание через образец молока ультразвуковых колебаний разных частот и амплитуд, а также гармонических сигналов определенного спектра ультразвуковых частот; 2. регистрация сигналов, прошедших через образец; 3. регистрация температуры анализируемого молока или молочного продукта; 4. регистрация плотности исследуемого образца; 5. вычисление параметров и m решения уравнения колебаний макромолекул в условиях вязкой среды и далее определение концентрации жировых шариков в анализируемом продукте; 6. вычисление амплитуд ультразвуковых колебаний и времени прохождения сигнала сквозь образец; 7. определение td коэффициентов td затухания td ультразвуковых колебаний и скоростей в молоке или молочном продукте и определение по ним массового распределения жировых шариков.
Схема не имеет идентификации параметров для математических моделей. Для идентификации математических моделей нужно использовать набор образцов молока или молочных продуктов с заданным давлением гомогенизации, для которых заранее определены показатели качества.
Предложенная установка включает цифровой генератор колебаний, цифровой запоминающий осциллограф, персональный компьютер, а также ультразвуковых преобразователей. Генератор вырабатывает сигналы заданной частоты и амплитуды которые поступают на УЗ излучатель и на цифровой осциллограф. Сгенерированные УЗ излучателем колебания соответствующей частоты распространяются через молоко или молочный продукт, принимаются другим УЗП, преобразуются в сигналы напряжения и передаются на цифровой осциллограф. Цифровой осциллограф осуществляет в аналоговом виде регистрацию колебаний, оцифровывает их и далее передает информацию на ПК, где с использованием разработанного программного обеспечения осуществляется расчет степени гомогенизации и массового распределения жировых шариков в продукте.
Установка УЗ преобразователей в трубу с молоком (рис. 5.4) осуществляется с применением фторопластовых проставок, которые обеспечивают звуковую изоляцию. Акустические колебания, которые излучают УЗ преобразователи в молоко или молочный продукт и принятые из нее проходят сквозь металлическую пластину, тем самым обеспечивается бесконтактность УЗ преобразователей с анализируемым продуктом.
Методы, разработанные для непрерывного контроля степени гомогенизации с учетом массового распределения жировой фазы в анализируемом продукте ультразвуковым способом могут быть интегрированы в автоматизированную систему управления при производстве молока, что позволит повысить быстродействие системы контроля и управления качеством, и понизить себестоимость за счет исключения td стадии td повторной td гомогенизации, td в td случае td не удовлетворительных td показателей td качества. td Укрупненная td схема интеграции метода контроля степени гомогенизации в АСУТП производства молока представлена на рисунке 5.5.
На рисунке 5.6 представлена структурно-функциональная схема для реализации автоматизированной системы управления степенью гомогенизации молока на выходе гомогенизатора.
Предлагаемая в работе АСУ ТП изготовления молока является 2-х уровневой, нижний уровень которой включает датчики, преобразователи, контроллер и исполнительные механизмы, а верхний уровень реализуется на базе рабочей станции технолога-оператора, работающей в супервизорном режиме.
Нижний уровень выполняет функции по сбору информации о ходе протекания технологического процесса с помощью датчиков, её первичной обработке, выработке управляющего воздействия на объект управления с помощью исполнительных механизмов и преобразователей. Верхний уровень выполняет функции оптимального управления, печати информационных листов, отображения параметров технологического процесса на мониторе, а также выполняет все функции по обработке информации для системы определения степени гомогенизации. Для связи верхнего и нижнего уровня используется промышленная сеть Ethernet.
По приведенной схеме, в качестве датчика качества (QE) используется описываемая в диссертационной работе система по контролю степени гомогенизации. Оптимальным датчиком температуры (ТЕ) будет медный термометр сопротивления, к примеру Метран-270 с диапазоном измеряемых температур -50..+180С. В качестве датчика плотности возможно применение НПЦ-П21 с диапазоном преобразования плотности 0,8..2,1 г/см3, и унифицированным выходным токовым сигналом 4..20 мА. Далее сигналы с датчиков плотности и температуры поступают на четырехканальный модуль аналогового ввода SM-331 промышленного контроллера Simatic S7-300, где преобразуются в цифровой код и через процессор CPU-314 и интерфейсный модуль СР-343-1 посредствам сетевого интерфейса Ethernet поступают на автоматизированное рабочее место (АРМ) технолога-оператора. На АРМ технолога-оператора поступает вся информация необходимая для определения степени гомогенизации (температура, плотность и данные по