Автоматика для работы под вакуумом

Начало новому витку работы с вакуумом (точнее говоря, винокурения при пониженном давлении) положено вот в этой ветке.
[Практическое применение вакуума (точнее - понижения давления) в винокурении]

Это не совсем справедливое утверждение, поскольку под вакуумом в промышленности уже работают лет 70, а на форуме обсуждение в практическом плане идет уже несколько лет.
Однако некая систематизация и упорядочивания (оптимизация) железа, и наблюдений за его работой, происходило последний год в вышеупомянутой ветке. Надеюсь, железо развивать мы как раз там и продолжим.

Что касаемо "электрофикации" процесса - то вещь эта для винокура, привыкшего к удобствам 21-го века, архиважна, и архиполезна.
Поскольку сидеть часами над железом - удовольствие сомнительное(((.

В этой же ветке мне хотелось бы обсудить:

- состав автоматики
- алгоритм(ы) использования автоматики
- практическую реализацию задуманного в железе ( в Ардуино, к примеру)

Собственно, на этом вступительную часть можно считать оконченной.
Сейчас напишу еще пару постов о своем видении ситуации, на срез сегодняшнего дня.
И открою ветку.
Кому интересно - велкам, подключайтесь к обсуждению.

Итак, по аналогии с обычной атмосферной дистилляцией ( а проводить  аналогии в данном случае ИМХО достаточно уместно ) имеет смысл автоматизировать

- Первичную дистилляцию, когда брага перегоняется на сырец с помощью классического дистииллятора - прямоточного, кожухотрубного, змеевикового - не суть важно.
Испарил - сконденсировал.

- Дистилляцию с помощью колонны. Опять же, неважно какой конструкции: тарельчатой, насадочной. Важно что происходит тепломассообмен в устройстве, и укрепление.
Опять же, неважно сырец мы перегоняем при разряжении или брагу напрямую.

- Вакуумное упаривание. Ароматная вода на водяной бане.

- Вакуумная НБК

Ну и плюс все атмосферное, типа ректификации, заторов и т.п.

- возможно, какие либо вакуумные процессы я пока просто не знаю, или пока они не интересны мне. Предлагайте, наша гипотетическая автоматика имеет открытую архитектуру, добавим)))

В общем случае автоматика при атмосферных процессах решает три задачи

А) правильный нагрев системы

Б) правильный отвод конденсата из системы

В) контроль безопасности процесса, останов ЛИБО по штатному завершению (наступлению одного или нескольких признаков завершения) либо по аварии

В нашем случае, очевидно, добавляется еще один канал (еще одна задача) - контролирование и поддержание (при необходимости) определенной степени разряжения (вакуума) внутри системы

Я бы добавил сразу еще одну опцию - управление мешалкой.
Поскольку для равномерного кипения содержимого куба крайне важно соблюдать условия, недопускающие взрывное кипение. Мешалка, при густых брагах, наряду с нагревом водяной баней - если не панацея, то существенно важное условие нормальной работы.

Но к устройствам ввода-вывода, интерфейсу и тому подобное мы еще вернемся на этапе тактической постановки вопроса, пока я широкими мазками пытаюсь сформулировать стратегию автоматизации...

Итак, входа

1. Датчик давления. В общем случае наверное лучше иметь два канала измерения, в ресивере и в точке отбора (если мерять спиртуозность отбора косвенным способом, по температуре)

2. Датчики температуры. Один минимум, даже два (куб и рубашка) Лучше иметь еще один для тела колонны и как минимум один - аварийный на ТСА теплообменника

3. Датчик(и) наполнения емкости(ей), датчик разлития воды на полу, датчик жидкости в ресивере

4. Датчик паров спирта, как экзотика, но пусть будет

5. Вход сигнала тревоги, для внешней автоматизации

6. Вход датчика наполнения слива из вакуумной НБК

ПО выходам

1. Насос поддержания низкого давления

2. Нагреватель (ТЭН или выход на индукционную печку)

3. Клапана отбора. Всегда был противником многих клапанов, но два нужно как здрасьте. Лучше три заложить, пусть будет

4. Выход аварии\завершения на внешнюю автоматику

5. Выход запуска внешнего перестальтического насоса для НБК (или отбора продукта, хотя это может быть один из выходов на клапан)

6. Выход на запуск мешалки. Может быть как регулируемым, так и нерегулируемым

Резерв

Резерв

Резерв

Далее, по составу автоматики.
Все сырое, все обсуждаемое

1. Индикатор, органы управления

2. Наличие дистанционного управления, записи логов

3. Датчики температуры, давления, жидкости, иное

4. Выходы управления и сами исполнительные устройства
- насосом откачки воздуха
- нагревом
- подачей воды охлаждения
- клапанами перепуска дистиллята, регуляторами отбора
- управление мешалкой

5. Иное

п.С. Пока собственно все, дальше имеет смысл обсуждать.

Наличие дистанционного управления

WiFi, BlueTooth, Ik-пульт?

запись логов

Придётся подключать SD карту

Датчики температуры, давления, жидкости, иное

Датчик жидкости или датчик давления жидкости?

Что касаемо дистанционного управления (мониторинга с обратной связью) то тут нужно ставить отдельно и очень тщательно задачу - я в этом не силен.
Важно, чтобы была возможность
а) дистанционно смотреть логи текущие, это вопрос НЕ накопител, а инет-сервера со статическим АйПи как я понимаю, куда выкачивается информация.
б) дистанционно управлять процессом, при необходимости
в) дистанционно обновлять прошивку

Думаю, это сейчас почти типовые требования и достаточно несложная (для специалистов) информация.

Внутри дома, скажем по блиютусу или вайфаю на планшете или смартфоне удобно иметь графическкиую реализацию экрана управления, тогда экранчик на самом железе может быть сколь угодно прост, вплоть до ряда светодиодов


2. Что касается накопителя, то при сервере он неактуален, в автономном плавании карта или флешка - неважно

3. Датчик давления это датчик давления.  Датчик разлития жидкости (или наполнения приемной емкости) это датчик тока, или напряжения, если угодно - АЦП с подтяжкой к питанию и двумя гвоздями на конце. Намочили, возник ток, напряжение присело, АЦП среагировал.

Игорь, ты рассматриваешь единственный конструктив приёма дистиллята - в вакуумируемую ёмкость?

Хороший вопрос!

Вообще-то да, последние пару месяцев работаю с двумя приемными емкостями "матрешкой" (одна в одной). Малая внутри большой - под головы, большая под тело.

Все было хорошо буквально до вчерашнего дня, когда перегонял зерновую...впрочем, это отдельная печальная история((( и на 77% в струе "поймал" непередаваемую вонь, загубив работу всего дня...

То есть пробоотборник есть, но! пользоваться им забывать вредно, а постоянно брать пробы лень.))) Шлюз же автоматически решает и эту задачу тоже

Проблема в ином. И клапана, и редукторные краны, и перистальтика - ненадежны на низких остаточных давлениях. Редуктора точнее говоря работают, только медленно, к тому же они громоздки.

Встречный вопрос: есть проверенное решение шлюза?

Встречный вопрос: есть проверенное решение шлюза?игорь223, 02 Нояб. 16, 05:45

у makh чем не проверенный?   мой пока в стадии изготовления, я придерживаюсь той же концепции но на 4-х клапанах, доделаю выложу.

ненадежныигорь223, 02 Нояб. 16, 05:45

Игорь, а что сейчас надёжно на все 100 ? у вакуумника - лопатки могут заклинить (проходили), в РМ - симистор в коротыш может уйти, ТЭН - в обрыв, силиконовый шланг - соскочить/прохудиться , 220 в розетке исчезнуть, контроллер зависнуть ....
надёжной должна быть система безопасности которая адекватно отреагирует на любую нештатку имхо.

проверенное решение шлюза?игорь223, 02 Нояб. 16, 05:45

Я видимо отстал от жизни...
Игорь, а зачем вообще нужен этот шлюз?!
На твоем видео есть вариант реализации с переистальтически  насосом.
Причем непонятно зачем у тебя там накопитель (с большим застойным объемом) флегмы под вакуумом?
Можно же сразу из холодильника перистальтическим насосом (или поршневой из шприцов сколхозить) флегму отбирать и уже при атмосферном давлении её делить и взвешивать без всякого злого охлаждения.

Можно же сразу из холодильника перистальтическим насосом (или поршневой из шприцов сколхозить) флегму отбирать и уже при атмосферном давлении её делить и взвешивать без всякого злого охлаждения.Kotische, 02 Нояб. 16, 11:06

Игорь говорит, что ресурс трубки и насоса катастрофически падает при работе на пониженном давлении. Тонкие трубки схлопываются, а толстые насос убивают.

Важно, чтобы была возможность
а) дистанционно смотреть логи текущие, это вопрос НЕ накопителя, а инет-сервера со статическим АйПи как я понимаю, куда выкачивается информация.

Тут несколько путей решения.
Где хранить логи
1 логи постоянно кидать на сервер, нужен интернет, серврер(либо у каждого свой, либо где то общий для всех)
2 хранить внутри контроллера(память контроллера, или флешка)
3 программа на компе опрашивает контроллер и сохраняет логи.

Как смотреть логи
1. Программа которая подключается к контроллеру и скачивает и отображает логи текущие или сохранённые на карту
2. Какой то сайт который отображает логи присланные контроллером на сервер.



Добавлено через 1дн. 17ч. 60мин.:

Внутри дома, скажем по блиютусу или вайфаю на планшете или смартфоне удобно иметь графическкиую реализацию экрана управления, тогда экранчик на самом железе может быть сколь угодно прост, вплоть до ряда светодиодов

Я размышляю следующим образом
Так как мы делаем самодостаточное устройство, оно должно хорошо работать без планшетов, телефонов, компьютеров. Им должно быть удобно пользоваться.
Логи считаю правильным писать на сд-карту.
Управление с компа, телефона - это дополнительный функционал который тоже должен быть.

Вопрос по функционалу. Предполагается что будут заранее заданные температура и давление на датчиках при которых включать отключать?
Или их нужно будет задать перед стартом?

Где хранить логиAntonL, 03 Нояб. 16, 18:05

Логи хранятся в устройстве, при наличии интернета СРАЗУ уходят на внешний сервер, при отсутствии - копятся автономно.
То есть сервера должно быть как бы два, один локальный, персональный, другой удаленный, общий для всех устройств.

Как смотреть логиAntonL, 03 Нояб. 16, 18:05

Оба варианта хороши

Так как мы делаем самодостаточное устройство, оно должно хорошо работать без планшетов, телефонов, компьютеровAntonL, 03 Нояб. 16, 18:05

Безусловно. Если нет хорошего визуализатора (планшета) то автоматика автономно все одно работает. Это как принтер.
У него экранчик 2", настроить можно печать. Но много проще это сделать через комп, где экран большой и информация хорошо структуированна.

Управление с компа, телефона - это дополнительный функционал который тоже должен быть.AntonL, 03 Нояб. 16, 18:05

Нет, это косяк.
Забудь о компьютере, у пользователя его может не быть, он может быть занят, поломан, пропит, не куплен.
Но смартфоны есть сейчас у 99,9% "потребителей" вакуумной дистилляции.

Предполагается что будут заранее заданные температура и давление на датчиках при которых включать отключать?
Или их нужно будет задать перед стартом?AntonL, 03 Нояб. 16, 18:05

Тут все просто.
Есть предварительные настройки, задаваемые по умолчанию.
Когда оператор их изменяет в текущем сеансе, они записываются в долговременную память и становятся при следующем запуске "по умолчанию".

Если процесссы всегда однотипны, то со второго раза система работает по принципу:
-включил
- посмотрел на тест стартовый (включение нагрева, воды охлаждения, клацанье клапанов и т.п.) первую минут и - свалил

Если есть вариабельность процессов, то после п.1. наступает п.2., возможно и п.3.
- если что то не понравилось - поправил и свалил
- если что то идет не по сценарию - у тебя зазвонил телефон - пошел глянуть какого фига случилось.

И кстати.
Сегодня очередная дистилляция с помощью колонны идет уже очень уверенно (тьфу-тьфу-тьфу, шоб не сглазить)))

Так что в голове пазлы складываются, можно обсуждать аппаратные нужды, а потом и первые алгоритмы "строить".
Однако, поскольку тема не вызывает интереса и обсуждения, думаю нам с тобою стоит переместиться в скайп или в почту, скорее.

СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ.

ИСПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

контроллер ардуино модель=?

РЕЛЕ

1.   Реле включает- выключает нагрев  
2.   Реле включает- выключает  насос

ДАТЧИКИ
1.   Датчик давления вакуума =тип сигнала цифровой.  модель= MPX4115AP или MPX5010 или Panasonic DP 101 или smc-zse30
2.   Температуры в ёмкости=1шт= тип сигнала   цифровой. модель= Дс18б20
3.   Температуры пара на выходе   =1шт =тип сигнала цифровой. модель= Дс18б20

ИНДИКАЦИЯ УПРАВЛЕНИЕ

1.   табло состояния для индикации и настройки давление температура. Тачскрин

ДИСТАНЦИОННОЕ   УПРАВЛЕНИЕ , КОНТРОЛЬ И СОХРАНЕНИЕ ДАННЫХ
1.   Блютуз на смартфон или комп


ПРИНЦИП РАБОТЫ

С помощью Датчика  температуры  2 контролируется  и поддерживается заданная  температура в ёмкости.
Контроллер включает и выключает  реле нагрева ёмкости. По результатам измерения датчика температуры  2  и заданным значениям  .

С помощью Датчика  температуры  3   контролируется  и поддерживается заданная  температура паров на выходе.
Контроллер включает и выключает  реле нагрева ёмкости и реле насоса по алгоритму. По результатам измерения датчика температуры   3  и заданным значениям  .

С помощью Датчика  давления 1 контролируется  и поддерживается заданное  давление в системе.
Контроллер включает и выключает  реле  насоса. По результатам измерения датчика давления 1  и заданным значениям.

Всё управление и индикация дублируется  по каналу    Блютуз на смартфон или комп
И сохраняет данные на них.

АЛГОРИТМ РАБОТЫ??????????
Ответьте, пожалуйста, на вопросы по моделям датчиков для  проверки совместимости с протоколом обмена ардуино. Если есть дополнения, внесите их.

Температурные датчики. Огут быть совершенно любыми
Готовыми термосопротивлениями или термопарами
Дс18б20
Лм 35
и далее по списку
Думаю что точности ДС-ок вполне нам хватит!

По датчикам давления пока не вполне определился, и это понятно - опыта общения с ними чуть меньше
Выбор для меня таков:
Либо чтото из серии МРХ (скажем, МРХ4115)
либо датчих полновесный, с индикатором, кнопками и собственным контроллером. Типа Панасоник-101 или smc-zse30...
У второго варианта есть, как я уже писал, красивый корпус с индикатором, кнопками, система настроек с расширенной логикой работы, релейный (дискретный) выход и аналоговый выход напряжение 1-5 В и токовый 4-20 мА

Естественно, что красота требует жертв, в нашем случае финансовых.
Дороже раза в 2,5 что в опте что в рознице