Продвинутый автомат дистилляции

[Игорь]

Большинство коллег проводит дистилляцию браги периодическим способом.
Периодический процесс предусматривает отработку последовательности действий, часть которых является обязательной, часть - нет. Продумывая алгоритм для хорошей автоматики перегонной системы, я хочу разложить процесс по полочкам.

Нагрев браги.
Задержка нагрева перед закипанием для "обезгаживания".
Отбор головной фракции.
Получение продукта.
Отбор хвостовой фракции.
Подготовка к остановке и остановка.

Какой бы способ перегонки не применить, подчеркнутые строки присутствуют всегда. Остальные являются "факультативными".

Каждая строка, каждый этап перегонки характеризуется четырьмя параметрами мощностью нагрева, необходимостью подачи воды, способом определения завершения этапа и способом перехода к следующему этапу.

Буду думать, размышления сведу в табличку, выложу.

[Игорь]

Вопрос к тем, кто в курсе.
Через сколько миллисекунд после перехода сетевого напряжения через ноль нужно открыть симистор, чтобы мощность (не напряжение, а мощность) на нагрузке составляла:
10% от максимальной
20%
30%
и так далее, до 90%.
Я сегодня попробую сам найти ответ на этот вопрос, поиграюсь в экселе с синусом ;).

[Игорь]

Вроде посчитал...
Чтобы при фазном регулировании получить на нагрузке 90% мощности, нужно открыть симистор через 2589 микросекунд после пересечения синусоидой нуля.
Чтобы получить 10% мощности, нужно открыть симистор через 7411 микросекунд после ЗероКроссинга.
Остальные результаты в графике.

Может кто-то, кто в курсе, проверить расчеты сантехника? Экселевский 2-метровый файл с расчетом приложен.

... блин, в графике потерял значение для 70%. Для 70% мощности, момент открытия симистора - 3965 микросекунд

[Игорь]

Это я забежал вперед...
Возвращаюсь обратно,делюсь тем, что надумал.

Цикл любой дистилляции можно представить как последовательность пяти этапов, каждый из которых характеризуется тремя параметрами - необходимой подводимой мощностью, критерием завершения и способом перехода к следующему этапу.
Хочу автоматизировать эту последовательность, опираясь на показания датчика температуры в жидкой зоне куба.

Критерием перехода от этапа к этапу - температура куба. Так как процесс дистилляции "одновекторный", перехода от этапа к этапу "назад" быть не может. Перепрыгивания через этапы также  не предусмотрено. Смена этапов может быть только такой.
Нагрев до кипения - головы -  тело - хвост - остановка.

Если этапы отбора голов или хвостов не нужны, их можно не задействовать, соответствующим образом настроив критерии перехода.  Дегазация браги при необходимости может быть реализована путем настройки перехода от закипания к головам с задержкой, во время которой температура браги будет поддерживаться на грани кипения (ниже будет ясно).

Способов перехода от этапа к этапу может быть два - автоматический (самостоятельный) переход с некоторой задержкой (нулевой или ненулевой), или переход по нажатию оператором кнопки. Во время задержки и в период ожидания нажатия кнопки, система работает в режиме термостатирования, поддерживая температуру в кубе на грани кипения.

Переход до этапа к этапу сопровождается звуковым сигналом одного из трех типов. Если переход от этапа к этапу автоматический, подается однократный звуковой сигнал до или после задержки(это два варианта). Если переход предусмотрен по нажатию кнопки, звуковой сигнал подается на протяжении всего времени ожидания нажатия.

Для организации поддержания температуры куба при переходе от этапа к этапу на нужном уровне и для управления подачей воды, ввожу понятия максимальной температуры куба Тmax . Начальное значение принимается равным той температуре. которая выбрана как температура закипания. По мере прогрева куба, запомненное максимальное значение будет повышаться.
В переходные моменты Температура куба будет поддерживаться методом позиционного регулирования на уровне (Тmax - 5) градусов.
Вода будет включена только тогда, когда температура куба превышает значение (Тmax-5) градусов при включенном нагреве, и (Тmax-2) градуса когда нагрев выключен. Эта заморочка нужна для устранения инерционности термодатчика.

Кроме того, должны быть предусмотрены некоторые меры безопасности.
Система должна остановиться в случае прекращения подачи воды (за этим будет следить дополнительный термодатчик) и при обнаружении разлива воды или продукта (датчик потопа).
Кроме того, система остановится, если оператор не реагирует на вызов в течении 30 минут.

Таким образом, причин стопа может быть четыре.
Штатный стоп, потоп, отсутствие воды и "уснул оператор". После остановки система должна проинформировать ор двух моментах.
1 - причина остановки. 2 - максимальная температура, до которой успел прогреться куб.

И последнее.
При временном отключении электроэнергии, когда питание снова появится, система должна продолжить работу с того этапа, на котором произошло отключение...

Пересплю с этими мыслями еще пару дней, может надумаю чего-то нового, и возьмусь за реализацию задумок. Темное место пока - управление мощностью нагрева. Особая точность не нужна, но нужна возможность оперативно устанавливать разную мощность для разных этапов. РМ-2 тут не поможет

[Aleksej]

Пересплю с этими мыслями еще пару дней, может надумаю чего-то нового, и возьмусь за реализацию задумок. Темное место

Видимо, сон не в руку... А, тема то актуальна!

[Игорь]

Пересплю с этими мыслями еще пару дней, может надумаю чего-то нового, и возьмусь за реализацию задумок. Темное место пока - управление мощностью нагрева.

Переспал с этими мыслями пару месяцев и принял решение. Мощностью будет управлять сам дистиллятор. Система будет управлять нагревом так, чтобы стабилизировать температуру пара на входе в холодильник продукта.

Видимо, сон не в руку.

Тут дело такое... Чтобы родить что-то, нужно сначала зачать, потом выносить... И еще на сбросить во время вынашивания. Похоже, я уже зачал, сбросил, зачал заново, и уже "на сносях" :)

Задумки трансформировались.

Раньше я отводил оператору роль "переворачивальщика нот" в оркестре. Оператор, как собачка Павлова, должен был по звонку заменить посуду и нажать кнопку. Хоть такая трактовка не очень льстит, но это удобно. Налил, нажал, свободен. Будешь нужен - тебе позвонят. Позвонят - скорее сюда, без тебя процесс приостанавливается.
Сейчас я решил поднять в этом оркестре статус оператора до уровня дирижера.
Система не будет знать на каком этапе перегонки она находится. Она будет ждать от оператора задания двух температур - в кубе и на входе пара в прямоточник. При достижении первой температуры она остановит поток самогона и сообщит оператору "миссия выполнена, заданная температура достигнута". Вторую температуру система  будет стремиться поддержать стабильной, изменяя мощность нагрева. По мере выкипания спирта, эта мощность будет снижаться. Когда и если она опустится ниже определенного минимума (ватт 300, например), система тоже вызовет оператора, чтобы сообщить, что "миссия невыполнима".
Разумеется, еще один датчик температуры будет следить за достаточностью охлаждения, и два "сухих" датчика будут следить за сухостью на полу и уровнем наполнения приемной емкости.

Это пополняет коллекцию сообщений системы тремя новыми элементами (нет воды, потоп и переполнение), и соответственно, дает три сценариями действий при этих событиях.

Коллега golubnik, который захотел капельного отбора голов, "забеременел" меня мыслью "самоуправления нагревом", и ему, как отцу, придется стать первопроходцем и испытателем первой такой системы.

Она видится мне универсальной - с ее помощью можно будет не только получать бражный дистиллят для ректификации, но и вести аккуратное фракционное разделения используя парциальную конденсацию, то есть реализовать любой сценарий перегонки.

Сегодня поставлю бражку и надеюсь через неделю перегнать ее использую пилотный вариант на макетке. 

[Xen]

Вторую температуру система  будет стремиться поддержать стабильной, изменяя мощность нагрева. По мере выкипания спирта, эта мощность будет снижаться. Когда и если она опустится ниже определенного минимума (ватт 300, например), система тоже вызовет оператора, чтобы сообщить, что "миссия невыполнима".

Это может растянутся на века...
У меня процесс отбора хвостов (96-99 в кубе) по времени превышает отбор деловой фракции.
На хвостах хотелось-бы получить мощу побольше.
Сетап стандартный, в кеге 50л - 4 кВт ТЭНы, но в зависимости от примхів сети может быть и 3.

[IgorKip]

У меня процесс отбора хвостов (96-99 в кубе) по времени превышает отбор деловой фракции

У меня тоже. Я сознательно не повышаю мощность нагрева, так что бы хвосты капали. Тогда крепость всех хвостов получается примерно 70%. Сивухи там конечно почти столько же, как и слабоградусных хвостах. Но там будет по-минимуму вонючей кислой барды. И отбираю до 98°С по кубу. И так хвостов столько, что задумываюсь о мини РК для их утилизации.  Хотя это идет как бы в разрез с общепринятым мнением отбора хвостом на максимальной мощности. Но я пришел к этому со своим опытом. Т.е. не навязываю.

[Xen]

Так мало тог, их еще, порядка 10 литров получается, если доливать в основной погон, то жопа...
Хотя лью по горло, вроде ничо...

[IgorKip]

если доливать в основной погон

Вот я лью их в брагу не более 10..15% по предполагаемому выходу.  И остается еще очень много. Перегоняю их еще разок-другой  и раздаю родственникам как основу для растирок.