Identification of the mathematical model of the MAG-3/1100 autoclave | Идентификация математической модели автоклава МАГ-3/1100

English. The work goal is to obtain parameters of a numerical mathematical model of the MAG-3/1100 autoclave, widely used by enterprises in the Kaliningrad region for sterilizing canned meat and fish. At the stage of analyzing the autoclave as an item to be automated, control points for the main process parameters of the sterilization process in view of design features of a horizontal autoclave are established. A functional flow diagram of the process of sterilizing canned meat using a horizontal autoclave MAG-3/1100 has been developed and a description of its operation is given. A programmable logic controller OWEN PLC210-04 has been selected as an autoclave control device in the automatic sterilization temperature control system. An algorithm for identifying parameters of a mathematical autoclave model using experimental data of the sterilization process obtained at the ARGO meat cannery in Kaliningrad has been considered. Identification of the mathematical autoclave model is represented by the transfer functions of the first-order retarded factor. By modeling the dynamics of temperature changes using the Solid Thinking Embed package, the parameters of the numerical model were determined. When using the obtained values of the autoclave model parameters, the optimal PID control parameters in the automatic sterilization temperature control system were determined using the engineering method. In the mathematical model, the maximum deviation of the temperature value from its actual value in the autoclave was no more than 2 deg C. Using numerical identification parameters, a control program for the horizontal autoclave MAG-3/1100 has been developed in the development environment of CODESYS V3.5 applications, and the arrangement of an automated control-flow statement to control the horizontal autoclave is proposed for operation monitoring of current temperature and pressure values to make management decisions in the sterilization process control system.

Russian. Цель работы - получение параметров численной математической модели автоклава МАГ-3/1100, широко используемого предприятиями Калининградской области для стерилизации мясных и рыбных консервов. На этапе анализа автоклава как объекта автоматизации установлены точки контроля основных технологических параметров процесса стерилизации с учетом конструктивных особенностей горизонтального автоклава. Разработана функциональная схема процесса стерилизации мясных консервов с применением горизонтального автоклава МАГ-3/1100 и приведено описание ее работы. В качестве устройства управления автоклавом в системе автоматического регулирования температуры стерилизации выбран программируемый логический контроллер ПЛК210-04 фирмы "ОВЕН". Рассмотрен алгоритм идентификации параметров математической модели автоклава с использованием экспериментальных данных процесса стерилизации, полученных на мясоконсервном заводе "Арго" в г. Калининграде. Идентификация математической модели автоклава представлена передаточными функциями апериодического звена первого порядка с запаздыванием. Моделированием динамики изменения температуры с помощью пакета Solid Thinking Embed определены параметры численной модели. При использовании полученных значений параметров модели автоклава инженерным методом определены оптимальные параметры ПИД-регулятора в системе автоматического регулирования температуры стерилизации. В математической модели максимальное отклонение значения температуры от его действительного значения в автоклаве составило не более 2 град. С. С помощью численных параметров идентификации разработана программа управления горизонтальным автоклавом МАГ-3/1100 в среде разработки приложений CODESYS V3.5, предложена организация автоматизированного рабочего места оператора управления горизонтальным автоклавом для оперативного контроля текущих значений температуры и давления с целью принятия решений в системе управления процессом стерилизации.