Беспроводной датчик температуры на вращающемся объекте

[Serex]

Здравствуйте.

Есть задача, но нет у меня для нее элегантного решения :)

Вращающийся барабан через который проходит материал. Внутри барабана материал перемешивается за счет вращения. В барабан подается пар, вода, циркулирует воздух. Основная задача - стабильность температуры материала внутри барабана. Подзадача - как эту температуру измерять. Именно с этой подзадачей у меня затруднения.
Внутри барабана нет никаких стационарных деталей, за которые бы можно было подвесить датчик и подвести провода.
Сейчас стоит инфракрасный датчик температуры и меряет температуру наружней поверхности, далее через всякие масштабирующие эмпирические коэффициенты расчитывается температуры внутренней поверхности. Но такой способ неточный и инерционный. Требования по точности поддержания температуры выше, чем точность датчика.
Идеально было использоваться штырьевой контактный датчик среды. Просверлить отверстие в барабане, вставить датчик внутрь чувствительным элементом, клеммной коробкой наружу. Но как подвести питание и снять сигнал с датчика - непонятно.
Дополнительная вводная: максимальная скорость вращения барабана 20 об/мин, диаметр 3 метра. Беспроводная антенна треть периода вращения будет находиться внутри металического корпуса и ее целесообразно отключать. Т.е. хорошо бы сеанс связи со стационариным приемником был коротким 0,5-1 секунды, затем молчание до следующего сеанса связи.

Что посоветуете?

[Никита]

Вроде у Emerson были готовые решения. Погуглите "измерение температуры во вращающейся трубчатой печи". Там правда, температуры должны быть другие немного, но думаю, это решаемо.

[erv_asutp]

Какова длина барабана?
Когда-то ставил на подобную печь что-то типа такого:
http://www.flir.ru/science/display/?id=46802
К сожалению точно не помню тип, но из этой серии.

[Alexander]

На печах обжига клинкера в цементном производстве когда-то просто стояли кольца-токосьемники, и без проблем использовали стандартные термопары. Все работало, как часы. По другому просто нельзя было сделать, ибо температура кожуха печи доходила до 300 градусов.

[beard_spb]

На сегодняшний день немного компаний, поставляющих сертифицированное беспроводное оборудование (от датчика до DCS).

Yokogawa - одна из них. можем предложить полный спектр беспроводных преобразователей и средств организации беспроводной сети на пром. предприятии.
один из примеров для Вашего применения - во вложении. (извините за исполнение - это тестовое применение)

будут вопросы - обращайтесь: enuzhdin собака ru.yokogawa.com
С Уважением,
Евгений

[Serex]

Вроде у Emerson были готовые решения. Погуглите "измерение температуры во вращающейся трубчатой печи". Там правда, температуры должны быть другие немного, но думаю, это решаемо.

По описанию очень хорошо подходит, но пока еще не изучил детали. Хотелось бы решение без аккумуляторов. И чтобы режим приемо-передачи был управляемый. Эта проблема там не решена как я понял.
А случай с остановкой барабана, когда антена в мертвой зоне не очень интересен, ибо данная температура вообще не нужна в случае остановки. Но если очень нужно будет сделать, то лучше поставить 3 антенны небольшой мощности, чем одну большой.
Управляемая же приемо-передача нужна как раз для экономии аккумуляторов в случае, если они будут использоваться.

Когда-то ставил на подобную печь что-то типа такого:
http://www.flir.ru/science/display/?id=46802

Это аналогичный инфракрасный датчик, который у нас сейчас стоит. Такое решение не интересно, ибо оно очень приблизительно измеряет температуру внутри барабана.

На печах обжига клинкера в цементном производстве когда-то просто стояли кольца-токосьемники,

У нас температуры конечно не велики, всего то 70*С внутри барабана (не считая паровую форсунку), но почему на трубчатых печах не использовали теплоизоляцию? Как всегда, газа в стране много ? :)
А кольца и токосъемники - это решение, которое требует капитальной модернизации барабана, что не привлекательно.

[Serex]

Yokogawa - одна из них. можем предложить полный спектр беспроводных преобразователей и средств организации беспроводной сети на пром. предприятии.

Решение выглядит вполне годным для данной задачи. Особенно нравяться заявления о том, что батарейки хватит на многие годы :). Главное чтобы был сигнал за пару дней до отключения по разряду батареи.

Выше про управляемую приемо-передачу я говорил потому, что антенна неизбежно будет находиться 1/3 периода внутри металлических деталей, поэтому для сохранения сигнала может проийзойти автоподстройка мощности и бесполезный разряд батареи. Как по-вашему можно решить эту проблему?

Второй, совершенно непонятный вопрос: как получить результат измерения в PLC. Наш PLC кушает 4-20мА и Profibus DP.

Я могу задать эти вопросы по почте, но другим людям также будет интересно узнать ответы.

[Никита]

Хотелось бы решение без аккумуляторов. И чтобы режим приемо-передачи был управляемый. Эта проблема там не решена как я понял.

Достаточно давно эта инфа попадалась, не помню всех подробностей. Но при опросе раз в минуту, ресурс батареи заявлен на несколько лет (и модуль питания, вроде, в комплект не входит).
Кстати, обратите внимание на требуемую частоту опроса, если барабан у вас небольшой.
И вообще на частоту, это 2,4ГГц, не всегда хорошо работает в пром. условиях, особенно если вокруг двигатели со щетками и т.п. Проверяется разворачиванием вайфая :)
Управление приемом-передачей в mesh-сети проблематично, потому как при наличии большого числа устройств сеть живет своей жизнью, обмениваясь в том числе и служебной информацией о марщрутах и состоянии сети. Для оконечного устройства на батарейках это вряд-ли актуально, а для приемника, который одновременно и шлюз и ретранслятор, четко задавать время работы, скорее всего, невозможно.

лучше поставить 3 антенны небольшой мощности, чем одну большой

А согласовывать сопротивление антенн с кабелем и выходным сопротивлением передатчика будете самопальными решениями? Несогласованная антенна (или ее отсутствие) запросто выжигает отраженной волной выходные каскады передатчика.

почему на трубчатых печах не использовали теплоизоляцию

Ни разу не видел у металлургов изолированой печи. И ни раз не задумывался почему...Да и смысл ее изолировать, если в тех условиях стальные конструкции типа лестниц и площадок живут по три-четрыре года, потом сгнивают.

[beard_spb]

"Решение выглядит вполне годным для данной задачи. Особенно нравяться заявления о том, что батарейки хватит на многие годы :). Главное чтобы был сигнал за пару дней до отключения по разряду батареи.
Выше про управляемую приемо-передачу я говорил потому, что антенна неизбежно будет находиться 1/3 периода внутри металлических деталей, поэтому для сохранения сигнала может проийзойти автоподстройка мощности и бесполезный разряд батареи. Как по-вашему можно решить эту проблему?
Второй, совершенно непонятный вопрос: как получить результат измерения в PLC. Наш PLC кушает 4-20мА и Profibus DP."

Связь в Вашем случае лучше организовать через две точки доступа :

http://www.yokogawa.ru/products/test_an ... s/yfgw510/
- (т.е. два резервированных канала для обеспечения непрерывности измерений)

а подключение к PLC - либо через шлюз непосредственно:
http://www.yokogawa.ru/products/test_an ... s/yfgw710/

либо через точки доступа и YFGW410 — станции управления:
http://www.yokogawa.ru/products/test_an ... s/yfgw410/

- да, время работы батарей при передаче сигнала с циклом 1-5 сек - от трех лет;
- дистанция достоверной передачи сигнала в промышленном цеху (железобетонные перекрытия + мощные электромагнитные помехи) по протоколу ISA100 получена от 50 до 150м. На открытой площадке до 1500м.

С Уважением,
Евгений

[Serex]

Связь в Вашем случае лучше организовать через две точки доступа :

Вместо включать передачу в нужный момент времени, вы предлагаете поставить побольше шлюзов - 2, 3, 4....., чтобы уж точно сигнал не потерялся. Но все равно может не работать, так как антенна треть периода будет находиться между металлическим барабаном и металлическим защитным кожухом. С большой вероятностью сигнал пропадет с каждой из точек доступа. Также нужно учесть, как быстро начнется опрос после выхода антенны из мертвой зоны, может получиться, что беспроводные устройства будут опознавать друг друга более 2 секунд а антенна за это время снова спрячется в мертвую зону.

а подключение к PLC - либо через шлюз непосредственно:

Можно использовать только ModBus/TCP, а это значит, что потребуются дополнительные расходы на создание интерфейсов. Держать постоянно включенным некий компьютер с OPC-сервером, который будет отдвать показания в PLC управляющий паровым регуляторм - это не эстетично!

В итоге все это на первый взгляд приводит к тому, что "эти измерения никогда не были бы реализованы из-за высокой инвестиционной стоимости", как это везде звучит в презентациях Yokogawa :)

[beard_spb]

.... - это не эстетично!

Уважаемый Сергей Викторович,

приведено фото конкретного решения поставленной задачи и технические средства. Наше беспроводное оборудование внедрено и работает на объектах Заказчика.
Если хочется пофлудить про "эстетику" Ваших решений и озвучить непрофессиональные рассуждения Usera :"будет -не будет работать", то это в другом форуме...

Если все выяснили, предлагаю тему закрыть

С уважением,
Евгений

[Jackson]

.... - это не эстетично!

Если хочется пофлудить про "эстетику" Ваших решений и озвучить непрофессиональные рассуждения Usera :"будет -не будет работать", то это в другом форуме...

Уважаемый Евгений. Модерированием и администрированием здесь занимаюсь я и другие мои коллеги, поэтому стОит ли кому-то идти на другой форум - решать не Вам а мне.

Кроме того, если Вам нечего ответить на вполне здравые технические опасения, то отправлять человека на другой форум с его вопросами и в такой форме - это хамство. Проще говоря, если нечего сказать - лучше было промолчать.

Поэтому отдохните без нашего форума месяц-другой, а мы пока продолжим.

P.S. "Иногда лучше жевать." (с)

[ZZlobny]

Уважаемые коллеги, приветствую!

Хочу вклиниться с некоторыми пояснениями по решению Emerson:
- устойчивость к сетевым помехам: проверялась, причем есть примеры применения сигналиазторов уровня (моедль 2160) на масле в трансформаторах. Проводные не работают, благодаря наводкам, ну а беспроводные, как ни странно - вполне функциональны.

- нахождение преобразователя под кожухом - сама по себе радиосвязь осуществляется 1 раз в секунду, передачу измерительной информации можно осуществлять и реже. Кроме того, есть возможность поставить ретранслятор (это может быть любой прибор с Wireless HART), который обеспечит передачу радиосигнала, даже если датчик температуры будет в "радиотени" шлюза.

-срок работы батареи - в условиях постоянной температуры волздле печи, без переходов температуры +/-, если период обновления измерительной информации принять 8 секунд - 5 лет вполне возможно.

- Подключение к ПЛК. Как-то ставили опыты по сопряжению шлюза 1420 и модуля Метран-970 - вполне можно получить 4..20. Изященее конечно было бы поискать карту в/в к ПЛК с RS485/Modbus RTU - у шлюза есть такой встроенныйи интерфейс.

[Serex]

Нашел вот такое решение. В части согласования интерфейсов - проще не придумаешь, а это очень удобно.

2 штуки RAD-2400-IFS - 2901541 + 2 штуки RAD-DAIO6-IFS - 2901533

сигнал 4-20 от датчика заходит в один радиомодуль и тот же сигнал 4-20 выходит из другого радиомодуля.

Но нужно будет автономный источник питания 100мА 24B
И пока не нашел ответа, как долго восстановление передачи данных происходит.

Но уже имеет смысл пробовать - может сигнал и через кожух пробьет...

[Ryzhij]

Взгляните и в сторону беспроводных решений от TURCK

[dimagoreev]

Решения от Метран. Большой референс. Отработанных применений куча, в том числе и для поверхностей нагрева до 300 градусов.

[Serex]

Взгляните и в сторону беспроводных решений от TURCK

Особенно мне у них понравилось решение с солнечной батареей. Поставить такую на барабан, а возле барабана дополнительный светильник направленный на нее.
Именно то решение, которое мне нужно "Mapped Pairs" в инструкции к сожалению описано очень скупо, но как я понял, можно так сделать и делается это на заводе, конечный пользователь ничего не параметрирует.
Также большой плюс - это корпуса с IP67 (в отличие от Phoenix), что облегчает монтаж, делает конструкцию компактнее.

[Serex]

Решения от Метран. Большой референс. Отработанных применений куча, в том числе и для поверхностей нагрева до 300 градусов.

У них данные можно забирать только по Modbus - это очень ограничивает применимость.
Другой недостаток Метрана: для снижения издержек на восстановление связи нужно просто два радио-устройства, которые настроены только друг на друга. Сигнал есть - обмен идет. Не надо сюда всякие интелектуальные самонастраивающиеся сети, как у Метрана.

[ZZlobny]

У них данные можно забирать только по Modbus - это очень ограничивает применимость.
Другой недостаток Метрана: для снижения издержек на восстановление связи нужно просто два радио-устройства, которые настроены только друг на друга. Сигнал есть - обмен идет. Не надо сюда всякие интелектуальные самонастраивающиеся сети, как у Метрана.

Между тем у Метрана и вопросы подвода питания к измерительному преобразователю и вопросы организации радиосвязи решены, и реализованных систем в России достаточно. В режиме точка-точка так же все будет работать. Получить 4..20 из Modbus - тоже не проблема.

Стоит ли попробовать схему с солнечной батареей и с прожектором? Мощности прожектора хватит?
И как собираетесь подводить питание от солнечную батареи к подвижному датчику?

TURC кстати не указал Россию в списке стран, где получены разрешения на применение от РЧ комитета. Излучаемая мощность у них 65мВ/100 мВ - сертификация нужна даже в диапазоне 2,4 ГГц.

[Serex]

В режиме точка-точка так же все будет работать.

Время установления связи после выхода антенны из мертвой зоны? в милисекундах.

Получить 4..20 из Modbus - тоже не проблема.

Для людей у которых +/- 100 000 руб туда сюда это не проблема - точно :) Но хочется эту опцию включить уже в стоимость шлюза - на мой взгляд стоиомсть не маленькая.

Стоит ли попробовать схему с солнечной батареей и с прожектором? Мощности прожектора хватит?

Надо считать сколько будет стоить такой и такой вариант, а для этого нужно знать точный ток потребления устройств. Этот вопрос без ответа.

И как собираетесь подводить питание от солнечную батареи к подвижному датчику?

Солнечная батарея и датчик вращаются на одном барабане, технологию крепления провода к поверхности я не буду уточнять. А прожектор (лампа дневного света) стоит стационарно.

TURC кстати не указал Россию в списке стран, где получены разрешения на применение от РЧ комитета. Излучаемая мощность у них 65мВ/100 мВ - сертификация нужна даже в диапазоне 2,4 ГГц.

О!!! Это слишком сложный вопрос. Как бы не пришлось его обсуждать в отдельной теме. Офисные устройства излучением до 100мВ в данном диапазоне не требуют какого-либо разрешения, насколько я знаю.

[dimagoreev]

Решения от Метран. Большой референс. Отработанных применений куча, в том числе и для поверхностей нагрева до 300 градусов.

У них данные можно забирать только по Modbus - это очень ограничивает применимость.
Другой недостаток Метрана: для снижения издержек на восстановление связи нужно просто два радио-устройства, которые настроены только друг на друга. Сигнал есть - обмен идет. Не надо сюда всякие интелектуальные самонастраивающиеся сети, как у Метрана.

Не совсем верно - есть еще и Ethernet PoE.

Небольшие замечания по применению:
1. Температура в подобных условиях всегда изменяется медленно. Поэтому такого частого опроса просто не нужно, это ошибка.
2. Сеть и с одним датчиком температуры скорее всего будет работать стабильно, даже в тех случаях когда датчик находится в так называемой "мертвой зоне".
3. Если датчик будет не один, а допустим 2-3, например как необходимо в технологии обжига извести - сеть 100% будет устойчива.
4. Если датчик будет 1, то для "успокоения собственных нервов" ставится передатчик который стабилизирует передачу данных. Передатчиком может быть любой беспроводной датчик или т.н. "пустышка" без сенсора.

Это применение в настоящий момент уже считается простым и отработанным для беспроводных приборов.

[AndrejSMZ]

Добрый день всем. решение проблемы есть, существуют термопреобразователи беспроводные. опрос происходит за 65мс и с частотой от 1 секунды. http://www.termonika.ru/inf/st1_1200kl.shtml

[AndrejSMZ]

и сам прибор http://relsib.com/uploads/tiny/document ... r_1_16.pdf и сам датчик http://relsib.com/uploads/tiny/document ... 200_kl.pdf. данная продукция решает очень многие проблемы.