Re: Управление нагревательным элементом.
Добавлено: 09 мар 2018 18:27
Готовых специализированных контроллеров действительно нет, их просто нерационально выпускать, рынок маленький. Могу посоветовать использовать простые программируемые контроллеры, в которых режим пастеризации запрограммировать по шагам. Могу рассказать, как сделано у меня:Logman писал(а):Контроллер - нет приличных решений и ПИД по двум датчикам (рубашка и молоко). Просто нет. И мы помним, что инерционность системы например с 500литровым котлом, в котором 300 литров молока и с полным - сильно разная!!! ОВЕНовские и подобные - не отработают. И при подходе к целевой температуре надо ПЕРЕГРЕВАТЬ рубашку градусов на 12-15, иначе любой ПИД будет вытягивать к целевой ну дико долго - кончится время пастеризации )))
Шаг 1. Нагрев. Греть можно горячей водой из контура ГВС или ТЭНом, зависит от того, что есть. Соответственно управление клапаном или твердотельным реле нагревателя. Регулирование ON-OFF законом, по сути идёт нагрев на максимальной мощности. Регулирую по усреднённой температуре = (Tрубашки*К1+Тмолока*К2)/2. К1 и К2 -- это весовые коэф-ты, примерно показывающие соотношение объёма молока и объёма воды в рубашке. Подбираются экспериментально. Как только эта средняя температура достигает заданной, то нагрев отключается. У меня молоко при этом на 0,5-0,7 градуса меньше желаемой температуры пастеризации.
Шаг 2. Выдержка. Автоматически переходит в этот режим после достижения средней температуры заданного значения. Я использую пастеризацию при 65 градусах 25 минут. Соответственно просто ждём 25 минут, иногда включая мешалку. За это время рубашка чуть отдаёт тепло молоку, догревает его до заданной температуры, потом температура молока незначительно падает. Рубашка охлаждается сильнее, на 2-3 градуса, но молоко не успевает даже на 0,5 градуса остыть. Это у меня. Если теплопотери более значительные, то можно конечно порегулировать ПИД- или ON-OFF-законом, поддерживая температуру рубашки равной температуре пастеризации.
Шаг 3. Охлаждение молока. Через 25 минут включается подача холодной воды. Тоже автоматически.
Шаг 4. Подогрев воды в рубашке. Вот тут самое сложное. При достижении целевой температуры охлаждения молока вода в рубашке будет значительно холоднее и продолжит охлаждать молоко. Потому я прекращаю охлаждение когда молоко достигнет заданной температуры плюс Х градусов. И включаю подогрев. Во время работы нагрева вода в рубашке всё равно холоднее молока и потому охлаждает молоко до заданной температуры. Значение Х надо подбирать экспериментально и оно сильно зависит от соотношения объёма молока и воды в рубашке. Как научно посчитать Х я пока не придумал, т.к. много факторов надо учитывать: объёмы жидкостей, их теплоёмкости, мощность нагрева, мощность теплопотерь, инерциальность. Потому просто подобрал несколько значений Х для разных объёмов молока.
Шаг 5. Регулирование температуры рубашки. После нагрева рубашки до температуры пастеризации молока просто идёт регулирование (поддержание) температуры в рубашке. Тут можно и по ПИД-закону, но можно и опять же простым ON-OFF регулированием. Этот процесс регулирования у меня плавно переходит на процесс заквашивания молока, потом на ферментацию. Но это уже другие программы в контроллере, там идёт по другому работа со временем, учёт точки флокуляции, расчёт времени выдержки сгустка по мультипликатору и т.д.
Как видно из моего повествования, если делать оптимальный по затратам времени и энергии алгоритм управления процессом пастеризации, то простым регулирующим прибором не обойтись. Процесс пошаговый, регулирование идёт по разным параметрам, и желательно знать начальные условия, а именно объём молока. Потому применим только программируемый контроллер со специальной программой, хоть он и дороже. Но потери энергии, времени и качества сыра мне кажутся более дорогими. Хотя это моё мнение, я его не навязываю.
