Алгоритм дозирования по весу.

[Valerich]

Приветствую, коллеги!
Прошу консультации специалистов при создании алгоритма управления.
Задача - фасовка по весу продукта средней вязкости (масла).
Из-за жесткого бюджета приходится всё делать самому по минимальной цене. :?

В настоящее время используется следующая схема:
Из маслообразователя жидкое масло по трубе поступает на розлив. Далее через трехходовой пробковый кран, переключаемый вручную "оператором" масло поочереди подается в гофротару, установленную на торговые весы (2 шт), по достижению нужной массы в первой коробке, оператор переключает кран на вторую коробку, первая полная коробка меняется на пустую и цикл повторяется со второй коробкой.
Требуется передать функцию управления краном роботу.

Моя схема: вместо трехходового крана ставлю 2 поворотных затвора (бабочка) с пневмоприводом (воздух-воздух). Воздух на пневмопривод подаю через пневмораспределитель с нейтральной закрытой позицией (2 катушки). Заказал весы с 232 интерфейсом. Всем будет управлять контроллер Дельта, HMI Weintek 5".
Дельту взял из-за бюджета и опыта работы с ней. Хитрый ребус протокола обмена весов разгадал о попробовал на аналогичном контроллере.

Алгоритм работы:
Условие 1: в любой момент времени один из клапанов должен быть открыт.
Условие 2: требуется дозировка в тару от 800гр до 20 кг.
В начальный момент времени на весах 1 и 2 стоит пустая тара, клапан 1 открыт, клапан 2 закрыт, продукт поступает в тару 1. При достижении веса 1 (90% требуемого) открывается клапан 2 - поток 1 уменьшается в 2 раза, при достижении веса 2 (100%) клапан 1 закрывается.
Цикл повторяется с тарой 2.

Теперь главный вопрос:
Позволит ли выбранный алгоритм добиться требуемоей точности 1%? (скорей всего нет, придется постоянно "подкручивать" вес 1 (90%).
Вариант: для точного дозирования использовать вычисление скорости набора веса для вычисления упреждения закрытия клапана, но как его реализовать, мне не ведомо.
Теория и практика люто приветствуется.

[Зержинский]

если не сверхтекучее масло, учитывайте его температуру тк она влияет на вязкость
иногда помогает счетчик жидкости

[Универсал]

Поток через второй клапан должен быть процентов десять от первого. Иначе точности не поймать. Вычислять упреждение отсечки клапана необязательно, можно в интерфейс пользователя вывести ручную подстройку времени упреждения.

[alex_ugrumov]

самый простой и действенный алгоритм:
в момент закрытия клапана фиксируете вес. Выдерживаете паузу и фиксируете вес опять. Вычитаете - получаете величину перелива после закрытия клапана. В следующий раз момент закрытия клапана определяется как задание по весу минус перелив на предыдущем цикле. таким образом на каждом цикле Вы будете корректировать момент закрытия исходя из текущих условий. Для каждого клапана нужно учитывать эту поправку отдельно.
Пример.
цикл 1. задание 100. закрыли на 100. получилось 105. перелив 105-100=5.
цикл 2. задание 100, закрыли на 100-5=95, получили 101, перелив 101-96=6
цикл 3. задание 100, закрыли на 100-6=94, получили 99, перелив 99-94=5
цикл 4. задание 100. закрыли на 100-5=95. получили 99, перелив 99-95=4
и т.д.
Да в первый раз перелив. но это будет только 1 раз. Т.К. долив осуществляется на пониженной скорости подачи результат должен быть хороший. 1% на сыпучих таким образом точно удалось получать.
В описанной Вами конфигурации скоростной алгоритм не советую. Он не даст точности, поскольку вычисление скоростей и моментов закрытия связано с вычислением производных и интегрированием, а при выполнение этих операций машинно на центральном контроллере с плавающим циклом опроса периферии (весы) будет большая погрешность. Скоростные алгоритмы хороши, если реализуются весовыми контроллерами самостоятельно.

[Valerich]

если не сверхтекучее масло, учитывайте его температуру тк она влияет на вязкость, иногда помогает счетчик жидкости

Консистенция негустого сгущеного молока или жидкого мёда.
Счётчик нежелательно.
Температура градусов 30, но скорость поступления продукта зависит не от неё.

[Valerich]

Поток через второй клапан должен быть процентов десять от первого. Иначе точности не поймать. Вычислять упреждение отсечки клапана необязательно, можно в интерфейс пользователя вывести ручную подстройку времени упреждения.

На каждую фасовочную трубу ставлю 1 клапан, (входная труба, тройник, на концах тройника по клапану). С решением с двумя клапанами разного Ду не вариант - получится сложная конструкция, которую нужно каждый день разбирать для мойки и замачивать в дезрастворе - пищёвка).
Ручная подстройка будет, только не знаю: по времени или весу.

[Зержинский]

Консистенция негустого сгущеного молока или жидкого мёда.
Счётчик нежелательно.
Температура градусов 30, но скорость поступления продукта зависит не от неё.

если скорость подачи продукта нестабильна, то нижеописанный рекурсивный (весовой адаптивный) алгоритм будет колебательным процесссом

самый простой и действенный алгоритм:
в момент закрытия клапана фиксируете вес. Выдерживаете паузу и фиксируете вес опять. Вычитаете - получаете величину перелива после закрытия клапана. В следующий раз момент закрытия клапана определяется как задание по весу минус перелив на предыдущем цикле. таким образом на каждом цикле Вы будете корректировать момент закрытия исходя из текущих условий. Для каждого клапана нужно учитывать эту поправку отдельно.
Пример.
цикл 1. задание 100. закрыли на 100. получилось 105. перелив 105-100=5.
цикл 2. задание 100, закрыли на 100-5=95, получили 101, перелив 101-96=6
цикл 3. задание 100, закрыли на 100-6=94, получили 99, перелив 99-94=5
цикл 4. задание 100. закрыли на 100-5=95. получили 99, перелив 99-95=4
и т.д.

придется применить скоростной адаптивный алгоритм

[Valerich]

самый простой и действенный алгоритм:

Отличная идея!
Буду думать над этим.
Большое спасибо!

Другим идеям тоже буду рад.

[Valerich]

если скорость подачи продукта нестабильна, то нижеописанный рекурсивный (весовой адаптивный) алгоритм будет колебательным процесссом

Я думаю, что в наших условиях скорость подачи можно принять стабильной. Колебания скорости плавны (зависят от исходного сырья и температуры теплоносителя).

[alex_ugrumov]

придется применить скоростной адаптивный алгоритм

В описанной Вами конфигурации скоростной алгоритм не советую. Он не даст точности, поскольку вычисление скоростей и моментов закрытия связано с вычислением производных и интегрированием, а при выполнение этих операций машинно на центральном контроллере с плавающим циклом опроса периферии (весы) будет большая погрешность. Скоростные алгоритмы хороши, если реализуются весовыми контроллерами самостоятельно.

[alex_ugrumov]

если скорость подачи продукта нестабильна, то нижеописанный рекурсивный (весовой адаптивный) алгоритм будет колебательным процесссом

Колебательность возникнет, если частоты изменения скорости подачи соизмеримы с частотой отгрузки. Это не тот случай. Тут плавное изменение скорости.
Я думаю этого вполне хватит: это же фасовка. Если нужна лучшая точность, это нужно делать весовыми контроллерами. Тут же нужно бороться за увеличение частоты опроса весов для увеличения точности.

[alex_ugrumov]

Да и при применении весовых контроллеров не лишним будет стабилизировать скорость подачи. Но стабилизировать нужно по фактическому параметру: массовый расходомер (кориолис, ), ПИД (программный), ПЧ.

[Valerich]

Если нужна лучшая точность, это нужно делать весовыми контроллерами. Тут же нужно бороться за увеличение частоты опроса весов для увеличения точности.

Весовые контроллеры рассматривал.
Контроллеры серии Master 110
Там математика зашита, но управление рассчитано на 2 клапана (грубо/точно), и они одноканальные (надо их снюхивать, чтобы работали синхронно. И быстрый переход от веса к весу нетривиален. Есть возможность работать через интерфейс, но опять же нужен управляющий контроллер. В общем отказался от них.

Насчет частоты опроса.
При опросе шарообразных весов в вакууме период опроса весов был в районе 100-150 мсек. Этого достаточно?

[Зержинский]

Насчет частоты вопроса.
При опросе шарообразных весов в вакууме период опроса весов был в районе 100-150 мсек. Этого достаточно?

какая длительность времени налива до 100% на полной скорости ?
какая длительность закрытия затвора?

[Valerich]

какое время налива до 100% на скорости 100% ?

Сейчас засек: 10 кг/мин.
Минимальная весовка 0,8 кг за 5 сек. При периоде 150 мсек получается 330 выборок.

Закрытие затвора около 0,5 сек.

[Зержинский]

затвор медленный, если на доливе снизить скорость до 10% (0,8 кг за 50 сек = 0,016 кг/сек )
пусть с запасом в 2 16гр/800гр= 2%

[Valerich]

Для сведения: весы Масса-К МК-32.2-А21
Скорость обмена 9600. Время отклика на запрос 100-140 мсек.

[Valerich]

затвор медленный

Написал примерно, точно не проверял, спросил у поставщиков, говорят "за сколько не знаем, но БЫСТРО"
Пороюсь в доках.

[Valerich]

если на доливе снизить скорость до 10%

Думал останавливать затвор в промежуточной позиции, ловя его датчиком, но наличие всяких датчиков означает возможность персоналу оторвать его на следующий день.

А если затвор закрывается достаточно быстро, то хрен его поймаешь :D

Можно конечно сгородить систему с дросселями, тормозящими затвор на первой стадии и байпасуемые отдельными распределителями на второй. Вот это система получается!!! :amazement:

[Зержинский]

если на доливе снизить скорость до 10%

Думал останавливать затвор в промежуточной позиции, ловя его датчиком, но наличие всяких датчиков означает возможность персоналу оторвать его на следующий день.
А если затвор закрывается достаточно быстро, то хрен его поймаешь :D
Можно конечно сгородить систему с дросселями, тормозящими затвор на первой стадии и байпасуемые отдельными распределителями на второй. Вот это система получается!!! :amazement:

если затвор дискретный, не надо городить никаких промежуточных положений, используйте только "открыт" и "закрыт"
на скорости в 100% для мелкой тары 0,8 кг с такими постоянными времени точность не поймаете
для 20 кг возможны варианты ...

Весовые контроллеры рассматривал.
Контроллеры серии Master 110
Там математика зашита, но управление рассчитано на 2 клапана (грубо/точно), и они одноканальные (надо их снюхивать, чтобы работали синхронно. И быстрый переход от веса к весу нетривиален. Есть возможность работать через интерфейс, но опять же нужен управляющий контроллер. В общем отказался от них.

что вы хотели синхронизировать в весовых контроллерах ?

[Valerich]

что вы хотели синхронизировать в весовых контроллерах ?

Поочередную работу.
Закрытие обоих клапанов приведет к аварийной ситуации на маслообразователе!

[Valerich]

на скорости в 100% для мелкой тары 0,8 кг с такими постоянными времени точность не поймаете, для 20 кг возможны варианты ...

При введении уставки 90% открываем второй клапан, соответственно скорость на первом падает вдвое. ;) Уже легче.

0,8 кг - минимальный вес, а ещё есть 5 кг и 20 кг, соответственно от 0,8 и пляшем.

[Зержинский]

на скорости в 100% для мелкой тары 0,8 кг с такими постоянными времени точность не поймаете, для 20 кг возможны варианты ...

При введении уставки 90% открываем второй клапан, соответственно скорость на первом падает вдвое. ;) Уже легче.
0,8 кг - минимальный вес, а ещё есть 5 кг и 20 кг, соответственно от 0,8 и пляшем.

не совсем так, вдвое упадет давление при нулевой скорости, а на скорость влияет вязкость и трение жидкости в трубе

что вы хотели синхронизировать в весовых контроллерах ?

Поочередную работу. Закрытие обоих клапанов приведет к аварийной ситуации на маслообразователе!

пусть дозирование останется дозированием, а остальное возложите на противоаварийную автоматику

кстати, вы можете лить одновремнменно в несколько емкостей с малой скоростью и задача упростится

разлив.JPG

[Valerich]

пусть дозирование останется дозированием, а остальное возложите на противоаварийную автоматику

В моём варианте противоаварийная автоматика не нужна.

кстати, вы можете лить одновремнменно в несколько емкостей с малой скоростью и задача упростится

Упростим одно, усложняя другое. Расширить участок мне не дадут.

А при вашей схеме представляете, как будет материться персонал, ежедневно всё это разбирая и собирая?

[Зержинский]

Упростим одно, усложняя другое. Расширить участок мне не дадут.
А при вашей схеме представляете, как будет материться персонал, ежедневно всё это разбирая и собирая?

Или вы создаете нужный программный продукт или пусть разбирают-собирают себе на пользу и для заработка, им за это деньги платят.
Перепишите софт для весового терминала - AVRstudio, ponyprog и JTAG доступны свободно.