Мой алгоритм автоматизации колонны, критика, замечания
Собираю РК, параллельно заморочился ее автоматизацией. Практического опыта пока никакого нет, хочу предложить к обсуждению следующий алгоритм работы автоматики ректификационной колонны:
Для автоматизации предполагаю использовать 4 термостата и 4 таймера.
Термостаты электронные, программируемые подключаются попарно к одному датчику. Пара в середину царги и пара в верхнюю, паровую часть.
Таймеры электронные программируемые. Два используются для ШИМ клапана отбора, один для головы, другой для тела. Еще один таймер отмеряет задержку отбора для стабилизации колонны и работе на себя. Другой задает задержку для стабилизации температуры и отбора тела, после отбора голов.
Работает так: Разогрев. Тен включается на полную мощность. Первый термостат настроен на температуру начала отбора, которую мерит в середине царги , по ее достижению тен переключается на регулятор мощности настроенный на рабочую мощность отбора. Таймер отсчитывает время стабилизации колонны. После этого открывается клапан отбирающий головы через таймер работающий в режиме ШИМ настроенный на скорость отбора голов. Дальше срабатывает термостат в верхней части колонны настроенный на температуру отбора тела. Он запускает таймер задержки отбора тела, что бы не реагировать на колебания температуры. Если за время задержки температура не снизилась Клапан отбора голов закрывается. Открывается клапан отбора тела через таймер настроенный в режиме ШИМ для отбора тела. Дальше второй термостат в голове колонны выключает клапан отбора если температура начинает превышать заданную максимальную температуру отбора тела. Если температура опять падает, клапан отбора продолжает отбор тела. Это продолжается до тех пор, пока не срабатывает последний термостат в середине колонны, который сигнализирует о подходе хвостов и выключает все, отбор и нагрев. Автоматический отбор хвостов пока не предусматривается.
Все параметры температур, задержки времени, настройки ШИМ клапанов, устанавливаются экспериментальным путем и могут потом быть использованы с поправкой на изменяющееся атмосферное давление.
Костя Б, запусти сначала колонну, поставь в нее все датчики, которые ты хочешь, и посмотри температуры за все время ректификации. Вот тогда ты сможешь уже без вопросов делать алгоритм.
Дальше срабатывает термостат в верхней части колонны настроенный на температуру отбора тела. Костя Б, 03 Сент. 15, 16:04
какая планируется разрешающая способность датчика в дефе?
И чем будешь корректировать атмосферное давление?
P.S. А еще лучше, почитай сначала форум, ветку «Автоматизация процессов», много вопросов отпадет!
Посл. ред. 03 Сент. 15, 22:35 от Любитель_выпить
Собираю РК, параллельно заморочился ее автоматизацией. Практического опыта пока никакого нет, Костя Б, 03 Сент. 15, 16:04
Любитель_выпить, В качестве термостатов хочу использовать W1209. Вроде как он 0,1 градус мерит. С атмосферным давлением, предполагаю взять таблицу кипения спирта в зависимости от давления. Померить какие реально будут температуры кипения спирта при разных давлениях, на конкретной колоне. Высчитать коэффициент поправки. И в дальнейшем смотреть на барометр, смотреть в табличку и ставить температуру на термостате.
Wygas, Спасибо, понятно. Но творческий зуд трудно унять:)
W1209. Вроде как он 0,1 градус мерит Костя Б, 04 Сент. 15, 09:51
не «мерит» а показыват разница большая.
я нашел анализ данного устройства на mysku — товарищ пишет, что, по его мнению, датчик опрашивается с разрешением 10бит, что означает точность до 0.5гр.
возможно, товарищ ошибается, но.
и второй момент — частота замеров на данном агрегате плаваящая — когда скорость изменения температуры большая — оно меряет чаще, в режиме ректа скорость изменения (с точки зрения термостата) в пределах погрешности измерений, т.ч. он еще и замерять будет нечасто.
т.е. данный термостат надо ставить с датчиком внизу колонны.
т.е. про «посмотреть таблицу с давлением» можно забыть сразу. алгоритм будет скорее такой — поставил колонну, замерят температуру, выставил гистерезис, произвел уставку под головы.
отобрал головы, произвел коррекцию уставки, пошел жать подтоварный. потом, под тело тоже возможна коррекция, если объем куба маленький
в общем, термостаты сии требуют вдумчивого наблюдения. мне два пришло, вот и понаблюдаю.
т.е. про «посмотреть таблицу с давлением» можно забыть сразу. алгоритм будет скорее такой — поставил колонну, замерят температуру, выставил гистерезис, произвел уставку под головы.
отобрал головы, произвел коррекцию уставки, пошел жать подтоварный. потом, под тело тоже возможна коррекция, если объем куба маленький
в общем, термостаты сии требуют вдумчивого наблюдения. мне два пришло, вот и понаблюдаю. ДенисП, 18 Сент. 15, 02:37
Посл. ред. 01 Нояб. 15, 01:00 от palich444
Костя Б,вот я бы тебе посоветовал быстрее собрать колонну, Wygas, 03 Сент. 15, 23:10
а я бы посоветовал Косте, почитать темы по созданию РК
еще бы админу посоветовал банить за создание таких тем. но думаю админ уже замучался с новичками-писателями.
а так-то — прикол —
3 сентября чел фантазирует про датчики и таймеры.
2 ноября чел фантазирует про «полноценную автоматику» с подвязкой в смартфон.
да еще и чел с Мск. т.е. месячный доход — около 50тр.
вот и не могу я понять — Костя, ты любишь создавать всякие элементы асутп — ну тогда чего так убогонько? только начал в этом хобби?
ну начни с автоматизации включения света в туалете.
чтобы автоматизировать работу РК — проще всего, почитать инструкцию к эталонной по цене/качество автоматике — БКУ07. тут на форуме, легко найдешь. заодно глянь видео от Игорь Семеновича.
поймешь маленько чего и куда и для чего. потом еще почитай по всяким ардуино — там много чего про подключение смартфона (которое конечно в хер не уперлось, но все же)
а если у тебя хобби — чего-то замутить по-бухлу —
ну так выдели уже 500-1000$, купи готовое, и уже будешь создавать нубовские темы по теме.
crvd Спасибо за советы. Все что Вы предлагаете я внимательно прочитал и не только это. Именно на основе прочитанного используя опыт форума и собственное представление о прекрасном, я решил строить свою систему.
И не вижу в этом ничего предосудительного.
Вы правильно заметили что с первого моего поста уже прошло 2 месяца и за это время я не сидел на месте, переосмыслил свои планы и начал действовать в более серьезном и интересном направлении. Тем более что, у меня есть идеи, которые не освещены на форуме, и которые лично мне, кажутся интересными и перспективными.
Я делаю автоматику параллельно с РК по той причине, что на первом этапе, это будет не автоматическое управление а сбор данных.
Я хочу получить все возможные параметры и характеристики колонны, что бы уже по результатам разработать алгоритм автоматизации.
Насчет смартфона, или планшета. Для меня это самый удобный способ управления и сбора информации. Достаточно мощный, с удобным представлением информации, при этом маленький и всегда под рукой.
Про мои доходы и материальные возможности — я не смог понять, какое это имеет отношение к теме?
Источник
Автоматизированная самодельная ректификационная колонна
По заказу одного из коллег сваял колонну. заодно оснастил её автоматикой нагрева и отбора. Когда писал инструкцию по сборке и управлению, понял, что неплохо эту инструкцию выложить на всеобщее обозрение. Что, собственно говоря, и делаю.
Весь комплект. Full. Автоматизированная самодельная ректификационная колонна. Оборудование для перегонки и ректификации.
1- блок управление ТЭНами с сетевым шнуром (3 х 2.5 мм), сетевой вилкой (16 ампер) и розеткой для блока питания;
2- три кабеля для ТЭНов- допустимый ток 10 ампер, рабочий — 5;
3- холодильник продукта с клапаном отбора и шлангами охлаждения;
4- двухуровневый (70 и 250 мм.в.ст) прессостат с соединительными кабелями;
5- блок управления отбором с кабелем клапана;
6- перегородочно-димротный(4 метра д.6 х 1) дефлегматор д.52х1,5 мм высотой 350 с термодатчиком в паровой зоне, со сливной трубкой в центр насадки, прикрученный к верхней царге д.45х1 высотой 560 с датчиком в нижнем узле;
7- правильный (по моему опыту) ФУМ — на первое время;
8- кусок изоляции для временно голой части нижней царги (11)
9- адаптер 12 вольт;
10- затяжки для закрепления водяных шлангов. Не срывало ни разу, но если напор бешеный, могут понадобиться;
11- Нижняя царга д.45х1 высотой 1270 мм с узлом и шлангом съема давления, а также кронштейном для крепления прессостата и автомата отбора.
Маковка в комплект не входит — сам не знаю как он туда попал.
В царгах — СПН 4х4 мм с путаночными заглушками с двух сторон
Пора собирать!
Начну с ненужного. Дефлегматор и верхняя царга уже соединены, но я на всякий пожарный покажу, как это сделано. А вдруг понадобится разобрать?
Дефлегматор без верхней царги. Димротные трубки загнуты вниз, входная — более длинная. Вкручен датчик температуры, снизу торчит сливная трубка узла отбора. | |
Это дефлегматор, вид снизу. Видны две перегородки, датчик температуры и конструкция сливной трубки. Наблюдения показали малую эффективность язычка (может я его неправильно отгибал?), львиная доля флегмы текла по перегородке к стенке, а не в центр насадки. Так или иначе, вместо отгиба сделана трубка, точно сливающая флегму в нужное место. | |
для уплотнения резьбы (М45х1,5) применена лента ФУМ | |
Полоска ФУМа намотана в три витка по всей ширине резьбы по направлению заворачивания резьбы.Нужно избегать попадания ленты выше края резьбы, чтобы кусочки ленты не попадали внутрь и не перекрывали сечения трубы. | |
Ставим нижнюю царгу на пол, дефлегматор — на неё, вручную «ловим резьбу». | |
Эту резьбу нужно затянуть как можно плотнее, чтобы она не отворачивалась при откручивании верхней царги от нижней. Чтобы можно было заворачивать двумя ключами, обхватываем изоляцию рукой и слегка стягиваем её вниз, освобождая место для захвата ключом. | |
Аккуратно, но сильно затягиваем соединение двумя ключами, стараясь брать за сварные швы — там прочность повыше и скольжения нет. Нужно ОЧЕНЬ ВНИМАТЕЛЬНО следить, чтобы при закручивании не потянуть — не перегнуть провод термодатчика. |
После закручивания снова беремся за изоляцию. | |
и аккуратно подтягиваем её вверх. | |
Фиксируем изоляцию затяжками . | |
и обрезаем усики-хвостики |
Пора собирать колонну.
Берем нижнюю царгу за неизолированную верхнюю часть, ставим на муфту куба. | |
и без подмотки вкручиваем вручную на 7-10 витков. Повторю еще раз, крутим не за изоляцию (она не выдержит) а за неизолированную верхнюю часть | |
Оставляем 5-7 миллиметров между контргайкой, или муфтой. На получившийся зазор наматываем жгутик из скрученного ФУМа, 3-4 витка. Тут есть одна тонкость. Если дожимать собираемся контргайку, проворачивая её относительно трубы колонны, жгутик ФУМа нужно мотать снизу вверх по часовой стрелке, глядя на резьбу сверху. Если же, затягивая контргайку, крутить её вместе с трубой колонны, наматывать ФУМ надо против часовой, начиная от контргайки к кубу — сверху вниз. если сделать наоборот, при затягивании ФУМ выползет из-под контргайки. | |
После намотки ФУМа затягиваем контргайку ключом, но без фанатизма. Контргайку в любой момент можно подтянуть, и даже, открутив на пару витков вверх, добавить ФУМ и затянуть по новой не прерывая процесса. | |
Теперь одеваем кусок изоляции на неутепленную часть нижней царги. | |
и натягиваем её немного ниже конца резьбы. | |
На резьбу по ходу закручивания плотно наматываем 3 витка ленты ФУМ, следим, чтобы ФУМ не залезал выше резьбы. | |
Самое время заглянуть в верхнюю щаргу. Видны заглушка из путанки, термодатчик и неиспользуемый пока штуцер. Его возможное назначение в дальнейшем — получение данных о давлении для управления отбором. Пока штуцер заглушен | |
Плотно вручную накручиваем верхнюю царгу на нижнюю, вращая не за изоляцию, а за корпус дефлегматора. | |
Колонна высокая, мне пришлось не только использовать стремянку, но и разобрать секцию зеркального потолка. Жена была в восторге и глотала валерьянку. |
Завершаем сборку железа установкой холодильника продукта и подключением шлангов охлаждения.
Для соединения холодильника с дефлегматором, на трубку холодильника одета накидная гайка и припаяно кольцо (это единственное несварное соединение). Для его уплотнения берем кусочек ленты ФУМ примерно вот такого размера. | |
. и наматываем прямо на кольцо вот в таком направлении — если смотреть на гайку, против часовой стрелки. | |
Плотно натягиваем ленту, и . | |
. вставляем трубку в отверстие штуцера дефлегматора до упора в кольцо. | |
Затем садим на место накидную гайку, пальцами ловим резьбу . | |
и поджимаем ключом на 17. Без фанатизма! Такое соединение герметично даже при закручивании от руки. | |
Осталось подключить воду. шланг от водопровода подключаем к низу холодильника, трубку из холодильника — к входной (длинной) трубке димрота. Выход из димрота — в канализацию (или на охлаждение). Перепутать сложно, на шланги и штуцера приклеены бирки. Примененное уплотнение шлангов, где вместо хомутов использована трубка бОльшего диаметра испытано и не подводило. Если есть сомнения — все соединения можно укрепить приложенными пластиковыми затяжками | |
Кроме длины патрубков, входной штуцер димрота отличается от выходного тем, что входит в торцевую заглушку под углом, а выходной выходит почти перпендикулярно. | |
Шланг для подключения к водопроводу оснащен накидной гайкой 1/2″. Прокладка на месте. Это не штуцер, а накидная гайка. Её можно крутить, а шланг будет оставаться на месте. Сливной шланг свободен, на нём ничего нет. |
Посл. ред. 28 Сент. 09, 01:58 от Игорь
Теперь настал черед собирать систему автоматизации. Часть её будем крепить на колонне, часть будет лежать на полу — поближе к ТЭНам.
| Для крепления к колонне используем кронштейн на нижней царге. С одной стороны кронштейн длиннее, с другой — короче. Длинная часть служит для крепления прессостата, а на короткой крепится блок управления отбором. |
| Итак, берем блок управления отбором, и через отверстие на его крепежной пластине прикручиваем к короткой стороне кронштейна винтом М6. |
Провод, выходящий из коробки сверху, — это провод к клапану отбора. Чтобы излишек длины не висел и не путался, делаем 1-2 оборота вокруг колонны. | |
Затем наконечники на противоположном конце провода одеваем на клеммы клапана. | |
Полярность не имеет значения, но на коричневом проводе всегда плюс напряжения питания. На синем появляется и исчезает минус. Клеммы я подготовил так, что коричневый удобней соединять с корпусом. | |
После подключения питания, блок управления отбором будет готов к работе в ручном режиме. Устроим проверку. Устанавливаем верхний тумблер отключения звука в положение «ВЫКЛ», два чёрных регулятора в среднее положение, а нижний тумблер выбора режимов работы — в среднее положение (СТОП). | |
На правой боковой и на нижней стороне корпуса есть два разъема для подключения питания 12 вольт. Подключаем провод от блока питания к любому из этих разъемов. Блок питания включаем в розетку 220 вольт. | |
Начинаем проверку ручного режима отбора. Переключаем нижний тумблер вправо — в положение «ВКЛ». При этом красный светодиод начнет мигать примерно раз в секунду. В такт миганию будет тихонько щелкать клапан отбора. | |
На включение или не включение цветной светодиодной дорожки температурной шкалы (слева) пока не обращаем внимание. Чёрная правая ручка позволяет изменять отбор от нуля (крутим до упора против часовой стрелки). | |
. до непрерывного отбора — примерно 3 литра в час (крайнее положение по часовой стрелке). Поворачивая регулятор, можно установить любой необходимый отбор. Приёмная емкость должна стоять на полу. Если всё нормально, проверка ручного режима окончена. | |
Начинаем проверку автоматического режима. В дефлегматор и в узел соединения царг уже вкручены датчики температуры с кабелями и разъемами. При необходимости их можно выкрутить, но при этом надо следить, чтобы кабель вращался вместе с датчиком, чтобы не было перекручиваний. Лучше лишний раз не выкручивать датчики, так как резьбы, нарезанные на их фторопласовых корпусах, не выдержат многократного откручивания — закручивания. | |
Сначала штекер датчика насадки (в синем кембрике)подключаем к гнезду на правой боковой стороне. | |
Должны загореться три красных светодиода. | |
Отключаем штекер в синем кембрике и подключаем в красном (от датчика в дефлегматоре) | |
Ни один из светодиодов температурной шкалы не должен светиться. | |
Далее подключаем оба датчика. Куда какой — не важно. Теперь количество и цвет горящих светодиодов будет зависеть от положения левого черного регулятора и от разницы температур (дельты) между насадкой и дефлегматором. | |
Включению (или выключению) каждого последующего светодиода соответствует изменение разницы температур между датчиками на 0,05 градуса. Крутим левый регулятор по часовой стрелке до упора, а затем медленно крутим против часовой стрелке. Сперва включится самый нижний зеленый светодиод. Далее его сменит второй зеленый. | |
При дальнейшем повороте (или при росте дельты температур), ко второму зеленому светодиоду добавятся последовательно третий, четвертый и пятый. Нижний зеленый не горит. Если он слегка светится, не обращай внимание. | |
При дальнейшем повороте ручки (или при росте дельты температур) мы уходим из зеленой зоны и попадаем в желтую. При этом загорается желтый светодиод, а зеленые гаснут. Если отбор будет происходить в автоматическом режиме (нижний тумблер — влево), переход в желтую зону приведет к уменьшению отбора примерно вдвое. | |
При дальнейшем росте дельты, которое мы имитируем поворотом регулятора, загорается второй желтый светодиод. | |
Если снижение отбора вдвое не приведет к снижению дельты или к остановке её роста, температура влезет в красную зону. Если отбор будет происходить в автоматическом режиме (нижний тумблер — влево), переход в красную зону приведет к полному прекращению отбора. Отбор не возобновится до тех пор, пока дельта не вернется в желтую или зеленую зону. | |
| Если, несмотря на останов отбора, температура продолжает расти, это говорит о том, что : — спирт закончился, — клапан не держит — есть утечка на линии отбора — прекратился возврат флегмы — произошел захлёб. Любая из этих ситуаций требует вмешательства, поэтому включение верхнего красного светодиода вызывает срабатывание звукового сигнала, когда тумблер звука включен. |
Вот так вместо инструкции по сборке получилась инструкция по проверке.
Осталось добавить пару слов чтобы получилась инструкция по эксплуатации.
Итак, отбором можно управлять в ручном режиме или в автоматическом. Переход между режимами производится переключением нижнего тумблера. Тумблер имеет среднюю точку, в которой отбор не происходит вовсе.
Ручной режим. Тумблер вправо, правым черным регулятором устанавливаем желаемый отбор. Есть смысл сделать тарировку — промерить сколько миллилитров дистиллята набегает при разных положениях регулятора за 36 секунд. К полученному числу дописываем два нуля и получаем отбор в миллилитрах в час.
У меня в положении 10 отбор был без малого 3 литра в час, а в положении «5» — около 2 литров в час.
Автоматический режим.
Звуковое оповещение включаем, отбор запрещаем (нижний тумблер — в положение «СТОП»). Левый регулятор пока крутим по часовой стрелке до упора. Запускаем нагрев колонны.
Когда пар дойдет до датчика в насадке, дельта резко возрастёт и сработает звуковая сигнализация, предупреждая нас, что процесс пошел.
После этого можно отключить звук и дать колонне поработать на себя минимум 20 минут. Лучше больше.
После этого медленно крутим ручку левого регулятора до тех пор, пока не загорится нижняя зеленая лампочка. Если в течении пяти минут она продолжает гореть, начинаем отбор голов.
Правой ручкой устанавливаем маленький отбор (1 или 2) и медленно отбираем головы .
Я буду экспериментировать, может удастся автоматизировать распознавание окончание голов, если начинать их отбор, заведя регулятором начальную точку в конец зеленой или даже в желтую зону.
Но вот, головы отобраны, вроде пошел нормальный спирт. Трубку отбора переносим в небольшую ёмкость, переходим в ручной режим и открываем полный отбор. Отбираем 100-200 мл спирта для «продувки» и запускаем работу «на себя» минут на 10.
Через 10 минут снова подкручиваем установку нуля на нижний зеленый светодиод, и если за 3-5 минут он не погас, можем начинать отбор тела.
Правый регулятор на цифру «5», звук включить, нижний тумблер — на автоматику. Пойдет отбор 2 литра в час. Такой отбор будет поддерживаться до тех пор, пока дельта не влезет в желтую зону.
Если перед отбором в качестве начального значения установить нижний светодиод, разрешенная дельта составит 0,25 градуса. Если второй снизу — 0,2, и так далее.
Источник