Автоматическое управление мощностью тэнов

[serafh]

Объект: Емкость 30 л, нагревательный элемент - тэн 3 кВт, однофазная
сеть 220в.
Задача: поддержание заданной температуры жидкости в пределах 92-98С
путем регулирования мощности тэнов.
Предварительное решение вопроса: использование тиристорного регулятора мощности DSC-240 http://www.eautomation.ru/content/files/Power_regulators.pdf
Но получается полуавтомат - то есть по показаниям отдельно встроенного
термометра вручную путем управления переменный резистором подбивается
мощность тэнов для разгона и затем для поддержания указанных температурных интервалов. указанный регулятор мощности может также
управляться входными аналоговыми сигналами следующих типов: 4-20mA/0-20mA/1-5V/2-10V/0-5V/0-10V
Окончательное решение:
С использованием ОВЕН ТРМ1 и регулятором мощности тэнов DSC-240 создать автоматическую систему поддержания заданной температуры.
Я не профи в электротехнике, поэтому прошу оценить такую возможности и
если это возможно прошу подсказать какие выходы ТРМ подключить к DSC и какой температурный датчик приютом использовать, то есть, чтобы
функционировала в Автоматическое режиме следующая цепочка:
датчик Т ОВЕН - ТРМ ОВЕН - DSC240 Fotek (присутствие последнего обязательно)

[Евгений Евгеньевич]

В принципе можно ТРМ1 использовать, но он двух-позиционный( грубо говоря либо 0, либо 20 мА). Для более точного регулирования можете ТРМ10( это уже ПИД-регулятор) посмотреть. Дело в том, что в вашем приборе реализовано 2 метода регулирования: фазное и коммутация при переходе тока через ноль. Если у вас второй вариант, то можно и ТРМ1. Если у вас первый, то только ТРМ10.

Датчики ОВЕН к этим прибором подойдут любые. Главное определится с моделью и длиной монтажной части.
http://www.owen.ru/catalog/66285948
http://www.owen.ru/catalog/87380592

[serafh]

Большое спасибо за совет.
1. В DSC-240 предусмотрено два метода регулирования, я использую фазовый, т.к. "через ноль" в нем предназначен для тэнов из сплавов, а у меня простые.
2. задача немного усложнилась тем,что необходим второй контур управления электромагнитный клапаном, то есть нужно уже использовать 2ТРМ1, один выход определен - релейный.
3. Но 2ТРМ1 здесь не применим, поскольку используется фазовый метод
(я не знал таких нюансов)
4. Можно ли ТРМ-10 использовать под два канала управления?
С уважением
Сергей

[Евгений Евгеньевич]

Опишите логику работы клапана.

У ТРМ10 есть второе реле( дискретное), но оно используется как сигнализация.

А как на счет варианта с двумя приборами? Один на нагреватель, другой на клапан.

[serafh]

Добрый день Евгений Евгеньевич.
В ближайшее время представлю обобщений алгоритм работы всей
системы - ректификационной колонны (в составе: испарительная емкость,
непосредственно колонна, дефлегаматор с холодильником и узлом отбора
спирта), в дальнейшем РК.
С уважением Сергей

[serafh]

Евгений Евгеньевич
Представляю алгоритм РК, абсолютные величины показаны для наглядности и зависят от особенностей конструкции РК. Дельта температурного режима тоже относительна, например, если рабочая температура флегмы (колонны)
составляет 77,4*С, то температура закрытия клапана будет составлять
77,7*С. В этом процессе важна стабильность и своевременное реагирование
на ее изменение.

А Л Г О Р И Т М Р Е К Т И Ф И К А Ц И И

1.ПУСК (ручной режим).
2. РАЗГОН (ручной режим):
к у б
нагрев кубовой жидкости (спирта сырца) на макс. мощности тэнов Р=2-3 кВт до 80*С, при этом: а) при 70*С-подача воды в охлаждающий контур
(можно автоматически);
б) при 80*С-снижение мощности тэнов до
номинальной рабочей Р=0,5-1,0 кВт (вручную);
в) переключение работы тэнов в автоматический
режим (вручную) при котором Т (СС) - не более
95*С, /93-95*С/ - автоподдержание, путем
регулирования мощности тэнов системой
автоматики.

к о л о н н а
нагрев флегмы в колонне до 76*С;
клапан - закрыт;
3. РАБОТА НА СЕБЯ
к у б - работа в автоматическом режиме;
к о л о н н а - нагрев колонны (флегмы) свыше 80*С, снижение
температуры до Т=77-78*С,
стабилизация температуры колонны;
клапан - закрыт;
4. ОТБОР ГОЛОВНОЙ /НЕ ПИЩЕВОЙ/ ФРАКЦИИ - 5-10% от общего объема
к у б - работа в автоматическом режиме;
к о л о н н а - Т=77-78*С;
клапан - открыт (в режиме старт-стоп с мин.пропускной
способностью);
в конце отбора клапан закрывается (вручную) на 2-3мин;
5. ОТБОР ОСНОВНОЙ /ПИЩЕВОЙ/ ФРАКЦИИ
к у б - работа в автоматическом режиме (регулировка мощности тэнов с
целью поддержания кубовой жидкости в интервале Т=93-95*С;
к о л о н н а - работа в автоматическом (старт-стопном) режиме
регулировка номинального рабочего объема отбора спирта
(флегмового числа)
(задается вручную на регуляторе отбора и зависит от ШИМ
и жиклера на клапане:
при Т=77-78*С - клапан открыт (в старт-стопном режиме),
при Т=79*С - критической состояние (старт-стопный
режим),
при Т=80*С - предзахлебное состояние колонны - клапан
закрыт,
снижение температуры в колонне за счет циркуляции
флегмы и
при Т=77-78*С - возврат в режим отбора тела (старт
-стопный режим работы клапана отбора);
6. ОТБОР ХВОСТОВОЙ /НЕ ПИЩЕВОЙ/ ФРАКЦИИ
к о л о н н а - клапан постоянно закрыт;
к у б - выключение автоматического режима, отбор фракции при Т=95-98*С;
к о л о н н а - клапан в режиме открыт (принудительно в ручную);
7. СТОП
к у б - при достижении температуры кубовой жидкости Т=99*С, выключение тэнов,
отключение подачи воды в охлаждающий контур (можно автоматически).

[Евгений Евгеньевич]

Режимы вы сами переключаете?
Куб и колонна это две разные области нагрева со своими нагревателями?
Регулировка клапана и тэна от одного датчика?

У нас есть ещё программные задатчики, например ТРМ251(одноканальный)

[serafh]

Переход из режима в режим - в ручную.
Куб со своими нагревателями - тэнами, колонна (а вернее флегма в колонне) - это парообразное и спиртосодержащее вещество, производная от нагретой
до кипения кубовой жидкости, ее (флегмы)температура зависит от мощности тэнов в кубе и от состояния клапана - в закрытом состоянии, когда охлажденная флегма их холодильника не отбирается, а поступает обратно
в куб, температура флегмы падает.
Два разных датчика температуры - первый - в колонне и измеряет температуру флегмы в ней, второй в кубе - измеряет температуру кубовой
жидкости.
На самом деле процесс ректификации (получения спирта) намного сложнее процесса дистиляции (бренди, виски, джин и т.п.), если все упростить, то:
необходимо два контура управления:
1. датчик температуры колонны - в "плане" ОВЕН - электронный узел отбора
(старт-стопный режим - генератор ШИМ) - электромагнитный клапан производится управление отбором спирта из колонны.
Ген.ШИМ - отдельное устройство на базе TL494.
Алгоритм: 77,4*С:плюс-минус 0,2*С - открыт (в старт-стопном режиме),
плюс-минус 0,3*С - закрыт, при достижении Т=77,4*С открыт и возврат
в режим старт-стопа.
2. датчик температуры в кубе - в "плане" ОВЕН - регулятор мощности тэнов
DSC-240 - тэны.
Алгоритм: превышение температуры 95*С - снижение мощности тэнов, до
достижения Т=93*С и удержание счет регулирования мощности температуры
кубовой жидкости в пределах 93-95*С.

[Евгений Евгеньевич]

Вариант с двумя приборами (например ТРМ10(нагреватели) и на клапан электромагнитный ТРМ1-Х.У.Р(2-х позиционный), где Х-типа корпуса) не подойдет?

[serafh]

ОК
Можно в таком случае автоматизацию производить поэтапно.
1. Регулятор мощности - ручное регулирование мощности тэнов.
2. Управление клапаном отбора спирта:
при Т=77-78*С+0,1*С - клапан открыт, рабочее состояние
(в старт-стопном режиме);
при Т=77-78*С+0,2*С - клапан открыт, пограничное состояние
(в старт-стопном режиме)
при Т=77-78+0,3*и более - клапан закрыт, предзахлебное состояние;
снижение температуры в колонне за счет циркуляции флегмы и
при Т=77-78*С - возврат в режим отбора тела (старт-стопный
режим работы клапана отбора);
примечание: Т=77-78*С-это температура стабилизации, установленная в режиме работы колонны на себя (например 77,4*С);
3. Автоматическое управление мощностью тэнов.

Для обеспечения автоматизации по второму этапу можно использовать
2ТРМ1 ( с перспективой расширения автоматизации второго этапа)
Первый выход - релейный для включения/выключения генератора ШИМ,
который управляет клапаном отбора.
Какой второй выход следует иметь на 2ТРМ1?
Возможно ли задание параметров в указанном приборе для обеспечения
работы клапана по п.2?
Какие возможности у 2ТРМ1 в "переводе" с технических на обычные термины?

[Евгений Евгеньевич]

1) Ручное управление возможно только в ТРМ101, ТРМ210, ТРМ251. И то оно там достаточно неудобное.

2)У вас клапан 3-х позиционный?? ( То есть открыт, закрыт и открыт на половину). Под управлением ТРМ1, 2ТРМ1 клапан будет либо закрыт либо открыт при соответсвующих уставках.

3) У 2ТРМ1 такие же возможности как и у ТРМ1, но он двух-канальный. Генераторов ипульсов в этих приборах нет. В них задается уставка и гистерезис(+- от уставки). Например: Задаем уставку 150, гистерезис 5, логика "нагреватель". Прибор при 155 выключает реле, при 145 включает и так циклически.

[serafh]

Клапан - двухпозиционный (НО). Открыт - в режиме старт-стоп, подключен к ШИМ;
2. Закрыт
ШИМ подключается к релейному выходу ТРМ1.
ТРМ управляет ШИМ, ШИМ управляет клапаном.
В данном случае ТРМ должен срабатывать при изменении температуры
на десятые доли градуса, например:
77,4*С +0,2*С - открыт;
77,7*С - закрыт и в колонне за счет закрытия начинается охлаждение
флегмы;
при достижении 77,4*С - открыт.
Можно ли использовать 2ТРМ1 при такой логике ?
Почему 2 ТРМ1 - с целью возможного расширения автоматизации

[Евгений Евгеньевич]

Можно. Я ж говорю, он отличается от ТРМ1 только тем, что у него есть ещё один такой же канал. Грубо говоря 2ТРМ1 это два прибора ТРМ1 в одном.

[serafh]

ОК в целом понял

[serafh]

С одним контуром (колонна) измерения и регулирования температуры в целом разобрались.
Регулятор мощности тэнов DSC-240:
1.в настройке может задавать верхний предел, например 100% мощности и
нижний предел, например 75%;
2. он может управляться, как я раньше писал, током или напряжением, я
понял так: например 0в - 100%, 5в - 75% (в нашем случае), сноску по этому
регулятора мощности я приводил ранее.
Теперь, если следовать предыдущей логике 1-го канала, то второй канал
можно запрограммировать по следующей логике:
установка 93*, гистерезис 2*, нагреватель.
Прибор при 95* на выходе прибора сигнал - 5в, который подается на вход
DSC, тот в свою очередь сбрасывает мощность тэнов до 75%,
температура падает до 91* - на выходе прибора и на входе DSC сигнал
0в, регулятор мощности переключается на 100% мощность.
Или наоборот.
Возможно ли применить такую логику, то есть в отличии от 1 канала,
где вкл-выкл управляет ШИМ, а тот - клапаном, на втором
канале выходное напряжение (ток) в зависимости от гистерезиса подается
на вход РМ, который управляет мощность тэнов,
прошу поправить

[G.Mark]

Тот алгоритм работы который вы описали в последнем сообщении возможно реализовать на 2ТРМ1. Но стоит обратить внимание на выбор типа выходного сигнала для подачи его на регулятор мощности. В зависимости от модификации прибора это может быть 4...20мА либо 0...10В (унифицированный вых. сигнал)

[serafh]

G.Mark
Регулятор мощности DSC-240 может работать и по току, и по напряжению,
и в ручную ( переменником) в зависимости от заданной программы.
И, если с 1 контуром определился (релейный выход: вкл/выкл), то
по второму жду совета: напряжение или ток, мне ближе и понятнее
управление напряжением.

[serafh]

Обдумываю еще один вариант регулирования мощностью ТЭНа
цепь: термодатчик-2ТРМ1(2-й релейный выход)-устройство коммутации-
-переменники R1/илиR2 (для управления регулятора мощности)-сам
регулятор мощности DSC-240-тэн,
при этом R1 настроен на мощность (например) 90%,
R2 - на 80%;
устройство коммутации (например блок реле) позволяет при поступлении
с вых2 ТРМ сигнала (вкл/выкл) менять управляющий переменный резистор
R1 или R2 на входе регулятора мощности, тем самым позволяет управлять мощностью тэна и менять ее при достижении заданной температуры с 90% на 80%, заменив R1 на R2, а при остывании жидкости до определенной (заданной гистерезисом) температуры снова подключить R1 (90%).
Примечание: мощность в процентах - особенность регулятора мощности DSC-240

[Andrei Z]

А насколько инерционная ситема? как быстро меняется +-0,2 градуса по времени? Максимально быстрое время изменения какое? например с 77.4 до 77.7 или быстрее изменения просиходят от 77.7 до 77.4 ?

[serafh]

Зависит от продолжительности работы системы.
На начальном этапе - десятки секунд,
в конце - до нескольких минут.

[G.Mark]

G.Mark
Регулятор мощности DSC-240 может работать и по току, и по напряжению,
и в ручную ( переменником) в зависимости от заданной программы.
И, если с 1 контуром определился (релейный выход: вкл/выкл), то
по второму жду совета: напряжение или ток, мне ближе и понятнее
управление напряжением.

Если хотите использовать напряжение для управления то на здоровье, используйте. Тут каких-то явных преимуществ управления током над над управлением напряжением нет. Разве что с видом сигнала 4...20мА удобнее контролировать аварию.

[Andrei Z]

Я просто сам задумывался автоматизировать процесс ретификации, уж по простому самогноварения :D и когда начиналсся замороачиватся что то надо то надо, сейчас мысли сводятся к ПЛК 73, У него есть индикация, 8 входов аналоговых, и выходов 4 можно на выбор.
Единственная загвоздка это программа, учу учу.. одни двойки.
Но зато свободный алгоритм, и подкаректировать можно со временем

[serafh]

Andrei Z
Ректификация (изготовление спирта) и дистилляция (самогоноварение) -
это разные процессы, первый значительно сложнее второго,
в спирте не должны присутствовать посторонние элементы и запахи и
град. 96,6 и выше, иначе - это не спирт, а благородный дистиллят или
недоректификат. Процесс по времени от 8-24 часов, поэтому и требуется
автоматизация, чтобы не быть прикованным к колонне. А для дистилляции
достаточно одного регулятора мощности и времени пару - тройку часов.

[Andrei Z]

А Вы с Кодесисом незнакомы?

[serafh]

Не пришлось

[Andrei Z]

Жалко, конечно ПЛК с такими выходами дороговато 9 тысяч, но зато весь процесс от а до я можно запрограмировать, и по времени и в зависмости от температур и от состояния выхода. Прям описанный алгоритм и заклавдывается в программу.
Желаю удачи, надеюсь в своих вариантав вы подберёте оптимальный,