Среди тех предприятий, которые связаны с задачами по автоматизации процессов дозирования жидких продуктов, производство упаковки занимает особое место. В связи с этим задача разработать недорогой и компактный дозатор и упаковочное оборудование, которое могло бы заменить импортное оборудование, с учетом конкретных условий работы для малого бизнеса становится чрезвычайно актуальной. Примеры включают производство пищевой экопродукции, автокосметики, парфюмерно-фармацевтическая продукция, лакокрасочная продукция, эфирные и жирные масла с биологически активными добавками, и многие другие.

Особые требования выдвигаются к системам для модулей дозирования и фасовки жидких продуктов в тару, в условиях малого бизнеса. Например, высокая эксплуатационная надежность, широкий диапазон и высокая точность дозирования в сочетании с возможностью оперативной реконфигурации оборудования для различных видов жидкостей и диапазоны дозирования. Кроме того, учитывайте возможность плавной регулировки дозы в широком диапазоне; возможность своевременной промывки или замены продуктопровода; возможность установки дозатора на конвейерную линию; построение многоканальных дозирующих систем.

Важным требованием является отсутствие образования капель между операциями; компактность, простота и безопасность персонала; пожарная безопасность и др.

Для решения вопросов, связанных с упаковкой жидких продуктов в контейнерах наиболее распространены дозирующие устройства объемно-поршневого типа с измерительными камерами переменного объема, а также с клапанно-поршневыми приводами, которые пропорционально контролируемы. Кроме того, иногда бывают дорогие весовые дозаторы зарубежного производства. Однако эти и другие известные дозирующие устройства не в полной мере отвечают вышеуказанным требованиям и имеют ряд принципиальных недостатков, что сужает сферу их применения малым бизнесом. Таким образом, разработка надежного, недорогого, и компактного оборудования для фасовки жидких продуктов мелкими предприятиями актуальна.

Технологические операции дозированной подачи жидких компонентов

Многие процессы в пищевой, химической, текстильной, парфюмерной, и многих других отраслях включают в себя операции дозированной подачи жидких продуктов. В работе исследуются потери продукции, которые устанавливаются технологическим регламентом. Система обычно содержит только замкнутые схемы для автоматизированной настройки основных параметров. Нерешенные вопросы остаются в отношении проектирования и реализации воздушных перевозок мехатронных дозирующих систем с цепями слежения, включающие два и более технологических параметра.

Критический анализ системы прецизионного дозирования жидких пищевых продуктов на базе электропневматических систем осложняется отсутствием готовых промышленных и исполнительных модулей, в частности дозирующие устройства, для диапазонов малых доз. Это может вызвать трудности в отслеживание и снижение затрат на электроэнергию в гидравлических и регулирующих конструкциях с малыми диаметрами в поперечных сечениях и управляющих элементах.

Вариант расширенного анализа задачи автоматизации технологических процессов эрлифтной дозировки – конструкции сервопневмоклапанов. Объект управления имеет инерционное запаздывание и параметрическую нестационарность ‒ это усложняет работу. Это прослеживается в изменчивости динамических параметров системы дозирования по времени дозирования в мехатронном модуле. Вариант преодоления соответствующих трудностей может быть путем решения проблемы. В таком случае качественная организация дозирования и процессы возможны только при использовании закрытых автоматических систем управления с возможностью повторной корректировки реализации различных законов регулирования по технологическим параметрам. Для такого объекта в дополнение к средствам автоматического контроля и регулирования основных параметров, система управления должна содержать мониторинг и схемы управления с элементами пропорционального управления.

Разработка универсальных систем автоматической дозировки продукта

Решение подобных задач требует разработки универсальных систем автоматической дозировки, структурно и функционально приспособлен для выполнения операций обеих частей и непрерывная дозировка. Примерами таких решений являются системы очистки промышленных сточных вод, содержащие контуры дозированной подачи химических реагентов. Решение сложных проблем и связанные с образованием многокомпонентных эмульсий, как отмечают авторы цитируемой работы, является актуальным направлением в развитие синергии систем водоподготовки и проектирование систем точного дозирования.

Недостатки включают сложность конструкций узлов дозирования и управления, содержащие большое количество механических движущихся частей, что приводит к значительному снижению эксплуатационной надежности оборудования. Важным недостатком является сравнительная узость предлагаемых диапазонов доз и несоответствие одного и того же типа оборудования дозирования сред с различными физико-химическими свойствами.

На конструкцию дозаторов также влияет их узкая функциональность, выражающаяся в отсутствии в ряде конструкций средств дистанционного управления оперативной реконфигурацией и корректировка их выходных параметров.

Сообщаются результаты контроля за созданием суспензий с использованием дозирующих систем с элементами электропневматики, что показало возможность использования управления схемы без обратной связи. Однако вопрос точности дозировки оставался неопределенным. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и сканирующая туннельная микроскопия позволяют анализировать только состав полученного продукта. Несмотря на то, что данные позволили им выделить содержание чистой воды от воздействия примесей, конечная рекомендации по дозировочному составу не даются.

Пневматические дозирующие устройства

Вариант преодоления соответствующих трудностей может быть результатом исследования. Следует подробно изложить методику разработки электропривода дозирующего устройства с соответствующей загрузкой и подсветкой и вопрос скоростного ПИД-регулирования. Однако вышеприведенная схема не может быть широко использована в системах управления промышленно-технологических дозирующих систем. Множество примененных конструкций управления, запорные элементы трубопроводов и системы координации их управления, усложняют процесс внедрения дозирующих устройств и их последующее регулирование с помощью контроллера. Вот почему способ частичного расположения элементов трубопровода фитингов вдоль всего продуктопровода используется гораздо чаще. Однако, определяя функциональную параметризацию набора стабилизирующих регуляторов обеспечивающие отслеживание технологических регламентов процесса дозирования, является довольно сложным процессом вовремя внедрения оборудования. Использование эмпирических процедур, предложенное авторами цитируемой работы, не может обеспечить для обоснованного расчета функционального мехатронного эрлифта модули дозирования, в том числе изменение характеристик течения жидкости за счет фиксации различных режимов работы.

Вопросы, связанные с аналитическим описанием эрлифтного дозирования и процессы остаются нерешенными, в частности при доведении продуктов через соединительные каналы и проталкивание через различные сечения насадок. Описанные проблемы позволяют утверждать, что физическое моделирование помогает решать сложные проблемы этого типа. Эвристические инструменты моделирования управления систем, в том числе электропневматических сочетаются с более традиционными подходами.

Статистический анализ автоматизированных систем дозирования

Например, описано, как статистический анализ помогает в решение чрезвычайно сложных задач синтеза управления системы с обратной связью. Однако разработка таких методов для построения технической системы с помощью этих инструментов включает в себя оба преимущества, например, сокращение времени конструкции оборудования, так и недостатки (время, затрачиваемое на статистическую обработку большого массива данных).

Одним из примеров решения задачи обработки данных является аналитическое исследование по разработке методологии формальной оценки и проектирование мехатронных систем; исследование результатов приведены подробно. Процедура проектирования гидравлических мехатронных систем с элементами прецизионных систем разработана и описана, что позволяет построить более точные технические модули с предопределенными начальными характеристиками.

Критериальная оценка индивидуальных функциональных мехатронных модулей. Обращается внимание на их сочетание в две основные группы оценок. Проведен математико-статистический анализ технических и технологических характеристик основных функциональных модулей. Однако применяемые методы математических расчетов общей эффективности оборудования не дают полной схемы анализа точности систем дозирования.

Числовые и экспериментальные исследования различных положений сопла в вакуум-эжекторной системе были проведены в исследовании системы управления пневмосоплом, что подтверждается результатами моделирования. Результаты цитируемой работы полезны для обоснования увеличения массы продукт впрыска и минимизация энергопотребления в электропневматической системе. Однако цитируемая работа не учитывает физические и химические свойства продукта. По условиям энергоемкости сжатых систем управления воздушным движением дается целевая функция минимизации энергопотребления при пошаговой заправке аккумуляторной батареи. это экспериментально подтвердили, что сжатие газа в перезаряжаемой батарее можно отследить с помощью прецизионных регуляторов давления.

Обратите внимание, что дана только одна модель открытой системы управления. Изменения скоростных режимов движения воздуха в определенных сложные участки рабочего трубопровода не учитываются в рассмотрении. Сформулированы допущения для математической модели поддержания постоянного давления в потоке рабочей жидкости. Только гидравлические контуры дозирующих клапанов и операции в технологическом потоке. На основе выводов относительно значительных потерь энергии в дозирующих системах с элементами трубопроводной арматуры, область дальнейших исследований, связанных с прецизионным дозированием по воздуху системы были определены.

Представлен анализ дозирующих устройств проточного типа, где средством автоматизации является электропневматика. Описываемая система используется для порционного дозирования питьевой воды. Вода при температуре от +5 до +90 °С, близкая по консистенции к жидкостям. Тем не менее, есть несколько нерешенных вопросов, в частности, энергоэффективность и точность предлагаемого модуля. Хотя в описании указаны системы управления с обратной связью, в частности электронный счетчик, нет сравнения теоретических и экспериментальных результатов исследований. Однако авторы отмечают значительное ускорение операции дозирования при условии, что импульсные клапаны используются. В статье излагаются обобщенные методологические подходы к выбору компонентов пневмосистем, в частности в дозирующих мехатронных модулях. Однако это не содержит описания системы управления. Дано отсутствие данных о влиянии на дозирование процесса по параметрам надежности технологических элементов, в частности пневматические и соединительные системы изделия, трубопроводы, результаты также не полны.

Все это позволяет утверждать, что целесообразно проводить исследование по синтезу систем точного дозирования жидкости изделия на базе электропневматических комплексов. Кроме того, с помощью эмпирического метода исследования предполагаемый результат мог бы дополнить процесс формирования дозы продукта в эрлифтной системе дозирования и последующем увеличении точности дозировки.