Уровень | КИП и Я - записки киповца

Давно хотел рассказать про интересную железяку, которую недавно пощупал.
В пищевом, да и не только, производстве необходимо решать задачу раздела фаз. Это когда одна жидкость "подпирает" другую и их нужно в потоке отделить одну от другой. Обычно, одна из жидкостей вода. Другая — пиво, молоко, другой жидкий продукт. Бывает нужно отделить слой жидкости от пены. В нефтянке нужно разделение фаз вода-нефть и т.д.

Для подобных дел существуют датчики нескольких типов. Например вибрационный датчик уровня от Endress+Hauser совместно с контроллером FML621 или оптические датчики работающие по принципу мутномера — излучает определенный свет через стекло и определяет количество света отразившееся от твёрдых частиц взвеси жидкости. Например оптический идентификатор от Мettler toledо InPro8300. Но есть ода проблема — они достаточно дорогие.

Как вариант, пришла мысль использовать в качестве недорогой альтернативы для определения раздела фаз в потоке датчик IFM LMT121. Это электронный датчик уровня, который излучая поле на частоте от 50 до 200 МГц фиксирует изменение, скажем так, проницаемости среды. Этот показатель он оценивает в своих "попугаях", на значения которых можно настроить 2 pnp выхода, подключив датчик к компу по спецшнуру IO-link.

На практике в реальных условиях попробовать не удалось, но за столом поигрался и должен отметить четкость срабатывания на чистых и смешанных средах в небольшом интервале расхождения по шкале "попугаев". Думаю в будущем обязательно попробовать этот датчик.

Небольшое отступление о фирме IFM. Не знаю, всем так повезло или только мне, но у IFM менеджер по продаже, который приезжает поговорить и надавать каталогов может запросто оставить вам на время некоторое количество приборов во временное пользование, так сказать на попробовать. Причем без обязательного требования потом купить. На моей памяти так не делала ни одна компания. Одно дело приехать поговорить, другое на тебе железки — делай с ними сам чего хочешь. Это очень круто посмотрев воочию приборы и из спектра выпускаемой продукции оставить на попробовать именно те, которые тебе интересны. В этот заезд мне был оставлен шнур IO-link, и датчик LMT-121.

Для программирования приборов и в том числе датчика давления фирмы IFM используется кабель и программное обеспечение. Как и везде — ПО бесплатное, а шнур платный. Стоимость кабеля чуть больше 300 долларов. С одной стороны у кабеля стандартный разъем, который на всех IFM-овских приборах, с другой стороны USB. Любезно оставленный мне шнур позволил подключить датчик давления к компьютеру, что позволило мне выставить необходимый диапазон датчика и видеть давление в режиме реального времени. Последнее меня очень радовало, т.к. я мог сопоставить вес налитой в емкость воды в моих точках линеаризации с давлением, которое выдает датчик. Эти данные нужны для вычисления процентной шкалы и внесения в прибор (ИТМ-111В) абсцисс и ординат линеаризации.

Потянул в цех свой ноутбук, подключил датчик к нему кабелем и начал лить воду через водомер. Раз пошла такая пьянка, записывал показания датчика через минимально возможные промежутки, чтобы определить как он работает на заниженном диапазоне и вывести график зависимости давления на датчике от веса воды в емкости. Хотя правильнее было бы Читать полностью »

Итак, что же такое линеаризация. Простыми словами говоря, если мы имеем нелинейную зависимость, на практике обычно приходится сталкиваться с кривыми. Например милливольты термопары нелинейно растут к повышению температуры. Или в конусообразной емкости давление на дно сосуда будет расти не прямо пропорционально налитой жидкости, а по кривой. Кривые бывают разные, а мы для теории рассмотрим вот такую кривую, которая на моем рисунке нарисована синим цветом.

Если подключить такой сигнал и задать 2 точки, соответственно min и мах на графике, в измерительном приборе то погрешность измерения в средней точке будет очень большой. Она показана размерной красной линией. Если мы можем добавить хотя бы две точки линеаризации, то картина резко меняется. Мы говорим прибору, что теперь у нас не одна прямая, а ломаная, которая вплотную подходит к необходимой кривой. Соответственно максимальная погрешность измерения уменьшается в несколько раз и показана оранжевой размерной линией на нижнем сегменте кривой. В верхнем же сегменте отрезок после точки линеаризации практически совпадает с исходной кривой, что для нас очень хорошо.

Если кривая более сложной формы, то всё что нам потребуется — бОльшее количество точек линеаризации. Если в текущей задаче вставить 20 точек линеаризации, то погрешность уменьшится еще на порядок.

Перейдем к моей практической задаче. Моя кривая выглядит примерно так. Линейный конус, переход от конуса к цилиндру и условно линейный цилиндр. Это график по точкам линеаризации, которых у меня 16.

Первая точка Читать полностью »

Давно задумал модернизацию с визуализацией в SCADA участка хранения сырья. Это многотонные емкости с жидким продуктом, которые подключены к системе охлаждения для хранения. Есть много так называемых маршрутов, то есть трубопроводы по которым могут подавать из одной емкости в другую продукт.
Идея состоит в том, чтобы предоставить производству визуальную картинку, где и сколько хранится, выдать графики заполнения емкостей по времени для анализа, контроля и т.д.

До меня информация о количестве в емкостях выводилась с датчика давления вмонтированного в дно танка. Токовый сигнал с него поступал на недорогие приборы типа Autonics TZN или ОВЕН. Поскольку емкости имеют конус внизу, а выше конуса условно линейные, моим предшественником было принято решение игнорировать конус, поскольку в приборах всего 2 точки для настройки диапазона: верхняя и нижняя. Соответственно прибор на конусе показывает отрицательные значения (лабуду), по окончании конуса (например 500 кг) начинался нуль шкалы и верхний уровень выставлялся по максимальному количеству сырья в емкости. Для того, чтобы вычислить количество необходимо посмотреть на прибор и прибавить конус. Поскольку емкости только условно линейные, то погрешность измерения достаточно высокая.

Я же хотел видеть в пустой емкости правильный нуль. Хотел смотреть в реальном времени в скаде и повысить точность измерений. Для этого были куплены прибор и датчик давления. Прибор — Микрол ИТМ-111В. Отлично подходит для реализации идеи, он подключается в скаду Visual Intellect и визуально отображает на щите уровень продукта в емкости, что даже без цифрового значения очень удобно. Датчик давления PL2657 немецкой фирмы IFM, про которую я буду много рассказывать позже (много хорошего). Датчик был выбран потому, что Читать полностью »

По ходу работы всплывают проблемы, которые возникают постоянно и решаются временными мерами. Хотя понятно, что существующую конструкцию необходимо менять полностью.
Такой проблемой вырисовалась проблема измерения верхнего уровня в емкостях с щелочью и кислотой. Точнее только с щелочью, но всё равно желательно решить проблему везде.


Вроде этого поплавок сигнализирует о верхнем уровне

Вроде этого поплавок сигнализирует о верхнем уровне



Сейчас используется следующая система. Нержавеющая трубка, в которой провода с герконами в нужных местах. По этой трубке как по направляющей перемещается вместе с раствором герметичный поплавок с магнитом внутри. И всё вроде бы гениально и просто, но именно в танках с щелочном раствором постоянно заедают эти поплавки. То ли загрязнения на них, то ли из-за выбоин на металле…

В общем, озаботился поиском датчика, который бы работал без механики. Порылся в книжке и почитал про танк-радары. Полез в инет и почитал про ультразвуковые датчики уровня — возможно это решит проблему…  но кто даст столько денег =)

А пока будем шаманить — вставлять фторопластовую трубочку для смягчения трения и зацепов поплавка по трубке.

А потом, скорей всего, сделаем контактные датчики (замыкание на корпус через среду). Сначала проверим, будет ли их среда разъедать и как быстро.