EN
Промышленная автоматизация "под ключ"
Автоматизация зданий
Системная интеграция
Siemens DF&PD и SBT Partner
Microsoft Partner
Тел.: +38 (044) 351 1077, 492 9977

Цех ферментации. 16 ЦКТ, Завиток, Дрожжевое, CIP. Система управления на базе Siemens BRAUMAT (SISTAR) V5.3

Полное название проекта:
Система управления блоком цилиндроконических танков и завитком, установкой CIP. Система управления на базе Siemens BRAUMAT (SISTAR) V5.3


Описание технологического объекта В цилиндроконическом бродильном танке (ЦКТ) происходит главное брожение пива, дображивание и созревание. Танк имеет две гликолевые рубашки охлаждения на цилиндрической части и одну на конической. В верхней части танка установлена моющая головка, к которой подведен дезинфицирующий раствор. Танк имеет шпунт аппарат и вакуумный прерыватель с гидрозатвором. Танк снабжен трубопроводом для подвода сусла, дрожжей, моющих и дезинфицирующих растворов, хладоносителя, а также имеет датчики контроля температуры, датчики уровня, предохранительный клапан, воздушник, кран для отбора проб.
Перед началом брожения танк наполняется определенным объемом сусла заданной концентрации и температуры. Содержание в сусле растворенного кислорода должно соответствовать нужным значениям, а дрожжевая суспензия с требуемым числом жизнеспособных клеток должна быть однородной и распределенной по всему объему. В процессе заполнения ЦКТ в сусло автоматически дозируется кислород, и дрожжи. Танк заполняют суслом из девяти варок.
После наполнения танка скорость брожения регулируется охлаждением. Каждая рубашка охлаждения используется в зависимости от стадии брожения или дображивания. В ходе главного брожения охлаждение через выше расположенную рубашку используется для создание температурных градиентов, и таким образом, для управления смешиванием содержимого танка с помощью возникающих конвекционных потоков (в качестве к механическому перемешиванию, обеспечиваемому подъемом пузырьков СО2). Контроль хода главного брожения производится по удельной плотности сусла. Измерение удельной плотности производится по разности давлений. Кроме мониторинга значения плотности, скорость снижения удельной плотности используется для регулирования температуры в емкости. Это позволяет регулировать скорость главного брожения путем изменения температуры в соответствии с желаемыми характеристиками. ЦКТ наполняют на 80-85% общего объема. Не контролируемое пенообразование может привести к потере гречи, и следовательно к снижению эффективности использования хмеля. Используются видеокамеры на крыше танка для наблюдения за брожением сусла и пенообразованием. Также может быть использована интерактивная система контроля пенообразования, состоящая из лазера и расположенного на крыше танка датчика, который определяет уровень жидкости и верхнюю границу пенной шапки. По разности их уровней вычисляется высота пены, и при необходимости автоматически может дозироваться пеногаситель.
Перед опорожнением ЦКТ удаляется осадок осевших в конусной части дрожжей. В данной системе контроль выполняется автоматически по датчикам расхода, но также может быть выполнен на основе контроля емкостного сопротивления биомассы дрожжей. В зависимости от концентрации дрожжи направляются в отходы, в сборник дрожжей или в сепаратор для осветления молодого пива.

Назначение АСУ
- управление процессом наполнения ЦКТ;
- управление процессом брожения;
- управление удалением дрожжей и опорожнением ЦКТ;
- управление рецептами;
- управление системой трубопроводов;
- управление программ автоматической мойки CIP;
- контроль всех измеряемых параметров;
- контроль состояния исполнительных устройств и элементов управления;
- корректная отработка аварийных ситуаций;
- отображение технологического процесса и редактирование параметров работы оборудования на двух операторских станциях;
- коррекция параметров автоматических программ различных технологических процессов.

Правильное проведение брожения пива требует тщательного контроля переменных параметров, влияющих на ход брожения. В последнее время предпринимаются шаги по совершенствованию мониторинга и контроля хода брожения, которые подкрепляются более тщательными исследованиями происходящих при брожении процессов. В управлении и процессом брожения существует четыре аспекта, которые реализует данная система управления: 
- обеспечение требуемых условий в момент завершения наполнения бродильных танков 
- мониторинг и контроль хода брожения 
- определение момента окончания брожения 
- удаление дрожжей и опорожнение бродильных танков
Также система управления выполняет автоматические программы мойки бродильных танков и трасс.

Структура и функции АСУ
Программное обеспечение: Siemens BRAUMAT (SISTAR) V5.3
Две операторские станции на базе компьютерных станций повышенной надежности.
Контроллер: Siemens SIMATIC S7-400
Система управления: распределенная
Сетевые компоненты: Siemens SIMATIC NET PROFIBUS, SIMATIC NET Industrial Ethernet
Станции распределенного ввода-вывода: Siemens SIMATIC ET 200M
Гребенки пневмоклапанов управляются от пневмораспределителей фирмы FESTO с интегрированными сетевыми компонентами NET PROFIBUS
Низковольтная коммутационная аппаратура: Siemens SIRIUS 3R
Источники питания: Siemens SITOP Power, устройство бесперебойного питания Riello
Компоненты периферии АСУ размещаются в новых шкафах управления из нержавеющей стали (INOX) с повышенной защитой от коррозии

Особенности системы
Реализована децентрализованная системы температурной регулировки процессов охлаждения рубашек ЦКТ: для экстренных случаев предусмотрено резервное управление процессом охлаждения непосредственно со шкафов управления при помощи локального регулятора температуры.
Кроме самого блока ЦКТ автоматизирован процесс приемки сусла с варочного порядка и выдача пива на линию фильтрации, а также система CIP суслопровода и грязной зоны установки фильтрации (линия подачи на фильтрацию и буферный танк).

Система интегрирована в общую систему управления предприятием.
Система взаимодействует со следующими структурными подразделениями предприятия: 
- Дрожжевое отделение (Alfa Laval) 
- Форфасное отделение (Silogic) 
- Отделение фильтрации (Filtrox) 
- Варочное отделение (Ziemann) – в процессе реализации 
- Установка деаэрации (Alfa Laval) – через форфасное отделение
Существующие связи позволили достичь высокого уровня автоматизации, снизив влияние субъективных решений обслуживающего персонала на качество выпускаемой продукции.

Прочие особенности системы:
- управление шестнадцатью ЦКТ и одним завитком
- ресурс системы управления позволяет в дальнейшем увеличить производственную мощность в два раза за счет добавления новых емкостей ЦКТ, без существенного изменения структурной схемы АСУ
- в пределах одного блока ЦКТ разные емкости могут быть задействованы в разных стадиях техпроцесса (наполнение с охлаждением, выстаивание, отбор дрожжей, опорожнение, СИП. Корректное управление трубопроводами с разветвленной структурой выполняется с помощью подсистемы управления маршрутами
- система управления ЦКТ корректно взаимодействует с системой контроля дрожжей, которая предоставляет информацию о: штамме дрожжей, возрасте, трассе дозирования, трассе удаления, эффективность брожения, запас дрожжей.
- надежная стратегия резервирования (рецепты, архивы, отчеты, конфигурационные данные сохраняются на двух резервируемых операторских станциях);
- функция логирования (регистрация работы оборудования);
- широкие возможности управления доступом (255 уровней пароля);
- дружественная для пользователя система управления рецептами (соответствует стандартам IEC 61512-1 и ANSI/ISA-S88.01);
- современный пользовательский интерфейс (Windows Standart);
- интеграция с офисными приложениями (WORD, EXCEL, ACCESS);
- децентрализованная структура, гарантирующая высокую надежность (рецепт загружается в PLC один раз при выборе и далее PLC не нуждается в рецепт-сервере);
- высокая степень информативности управляемыми объектами;
- все исполнительные механизмы связаны в системе Braumat c соответствующим индивидуальным контрольным модулем (ICM). ICM содержит стандартных объекты для контроля, взаимосвязи и мониторинга моторов, клапанов, задвижек и т. д. Сконфигурированный ICM автоматически генерирует соответствующие сообщения и производит их детальное отображение на HMI;
- создана четкая и логичная система рецептов, которая позволяет оператору не беспокоиться о правильности и корректности последовательности управления необходимыми исполнительными механизмами. В случае ошибки пользователю выводиться сообщения с подробной информацией. После устранения ошибки работу рецепта можно продолжить;
- вся работа происходит в автоматическом режиме, что исключает возможность случайного управления объектом оператором. Для ручного управления предусмотрен ручной режим.

Результаты и эффект внедрения
- в результате расширения производственных мощностей увеличен объем производимой продукции в два раза
- полная автоматизация технологических процессов
- возможность гибкого изменения рецептуры, готовность к выпуску новых видов продукции
- улучшение качества продукта за счет максимально точного соблюдения рецептуры

Типовые задачи:

Ссылки

Дополнительно


  1. Общий вид ЦКТ

  2. CIP

  3. Диагностика Profibus

  4. Детальный вид ЦКТ