Вопрос к гуру АСУТП (датчики давления)

Сообщение **iammaxim** » 02 ноя 2018, 18:35

Добрый день!
Прошу мнения профессионалов, так как только представляю, что такое АСУТП, но ни разу с этим не сталкивался. Собственно поэтому и пришел на форум знающих людей.
У меня стоит задача сделать из тензопреобразователя давления полноценный датчик.
На данный момент он дает сигнал в мВ и все... Поэтому возникают вопросы:
- какой выходной сигнал чаще всего используется (4-20мА, 0-5мА, 0,8-3,2В, 0,5-4,5В, 1-5В)?
- какие протоколы связи наиболее востребованы в России и зарубежом (HART, WirelessHART, Fieldbus, Profibus, Modbus и т.д.)?
- по каким критериям выбирают того или иного производителя если характеристики датчиков одинаковы?
- какие проблемы чаще всего встречаются с датчиками?
- какие функции необходимы для датчика и какие было бы полезно добавить?
- какие разъемы и соединения чаще всего используются?

Спасибо!

Сообщение **hell_boy** » 04 ноя 2018, 21:16

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какой выходной сигнал чаще всего используется (4-20мА, 0-5мА, 0,8-3,2В, 0,5-4,5В, 1-5В)?

4-20мА, гораздо реже 1-5В. Остальное - в пределах статистической погрешности

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какие протоколы связи наиболее востребованы в России и зарубежом (HART, WirelessHART, Fieldbus, Profibus, Modbus и т.д.)?

Зависит от конкретного зазчика. Чаще всего достаточно HART

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - по каким критериям выбирают того или иного производителя если характеристики датчиков одинаковы?

По надежности. Это тянет за собой кучу сопутствующих параметров: температурный диапазон (поищите, например, датчики с рабочим диапазоном температуры -55 и ниже), устойчивость к электромагнитым помехам, устойчивость к вибрации, перегрузочная способность. Еще часто выбирают датчики с большим межповерочным интервалом (у меня спрашивали недавно про датчики с МПИ от 15 лет и больше)

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какие проблемы чаще всего встречаются с датчиками?

Со временем плывет как 0, так и верх шкалы. Выход из строя вследствии кратковременного превышения давления (гидроудара)

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какие функции необходимы для датчика и какие было бы полезно добавить?

Сложно сказать. С точки зрения индустрии 4.0 и IIOT будет интересен датчик с BLE, пониженным питанием, или вообще без питания.

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какие разъемы и соединения чаще всего используются?

Присоединение к процессу: у нас - M20x1.5, за границей G1/2. Хотя недавно искал вменяемые датчики с М8х0.5 или 1/8NPT и не нашел.

Сообщение **Jackson** » 05 ноя 2018, 09:58

Из названия темы вытекает что 99% участников форума придётся помолчать, :)

Тем более что ответ потянет на хорошую книжку или реферат, у работающих гуру на это времени нет.

А в чем конкретно проблема-то?

Сообщение **dtv** » 06 ноя 2018, 06:06

Пожелания из практики:
- максимально широкий диапазон измерений с возможностью программного выбора требуемого поддиапазона (по HART);
- большой межповерочный интервал (не менее двух лет, но лучше 3-5).

Если Вы серьёзно намерены разрабатывать коммерческий продукт, то озаботьтесь внесением изделия в Госреестр средств измерений. Без этого его применение будет сильно затруднено.

Сообщение **VADR** » 06 ноя 2018, 14:10

dtv писал(а): ↑06 ноя 2018, 06:06 - максимально широкий диапазон измерений с возможностью программного выбора требуемого поддиапазона (по HART);

Ну, тут, как говорится, чудес не бывает. Есть ограничения по механике. Если сделать мембрану, которая выдержит 10 МПа, то 100 Па она просто не почувствует. Это - крайний случай. В "менее крайних" вариантах - точность в малых диапазонах будет никакая. Ну а если приложить 10 МПа к мембране, которая на 100 Па рассчитана - тут 100% вероятность её просто раздавить.

Сообщение **dtv** » 07 ноя 2018, 05:54

Я имел в виду диапазон не менее 1:10, а лучше - 1:20

Сообщение **iammaxim** » 07 ноя 2018, 17:13

hell_boy, Спасибо большое за развернутый ответ. Понял на чем в первую очередь сконцентрировать внимание. Потому что чем больше вникаю в эту тему, тем сильнее убеждаюсь, что не все так легко и много нюансов.

TEB, ни в коем случае не хотел никого обидеть)) для меня гуру уже тот человек, кто имел дело с этими датчиками и есть опыт их настройки) А такая хорошая книжка или реферат были бы мне отличной помощью (не безвозмездной, конечно))). Основная проблема определить функции, характеристики и т.д. для первой итерации датчика. Чтобы потом не выяснилось, что зря бились и никому это не нужно.

dtv, да, я уже понял, что бумажной работы предстоит огромное количество. У известных производителей целая куча сертификатов, сопроводительной документации и все внесены в госреестр средств измерений.

Сообщение **hell_boy** » 07 ноя 2018, 22:33

iammaxim писал(а): ↑07 ноя 2018, 17:13 чем больше вникаю в эту тему, тем сильнее убеждаюсь, что не все так легко и много нюансов

Вы еще с подбором материала для корпуса и мембраны не сталкивались

Сообщение **dtv** » 08 ноя 2018, 05:59

Возьмите какой либо сертифицированный датчик отечественного производства и попробуйте сделать не хуже (по характеристикам), а затем пытайтесь его улучшить, ориентируясь на более продвинутые образцы аналогичной продукции.

Сообщение **hell_boy** » 08 ноя 2018, 09:03

dtv писал(а): ↑08 ноя 2018, 05:59 Возьмите какой либо сертифицированный датчик отечественного производства и попробуйте сделать не хуже (по характеристикам

Получится очередной ОВЕН или Сапфир. Для улучшения нужны средства, для них нужны продажи, как продать в условиях конкуренции с десятками подобных?

Сообщение **alex45** » 08 ноя 2018, 09:26

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - по каким критериям выбирают того или иного производителя если характеристики датчиков одинаковы?

Вот тут про надёжность писали. Это не совсем так.
Я думаю, чаще всего выбирают по цене. Если денег у заказчика мало, берут дешёвые. Если денег много, то тут уже работает система откатов.

iammaxim писал(а): ↑02 ноя 2018, 18:35 - какие функции необходимы для датчика и какие было бы полезно добавить?

Если будете делать датчики со встроенной цифровой индикацией, делайте на светодиодах. ЖК не надо, их не видно совсем.

Сообщение **dtv** » 08 ноя 2018, 11:14

Странно, если люди "с нуля" создадут превосходящий конкурентов продукт. Создав просто качественную вещь, можно заработать деньги на её дальнейшее улучшение и модернизацию. В противном случае, ситуация выльется в типовую для нашей промышленности: дайте нам денег (желательно даром), мы вам за х-месяцев сделаем супер-пупер оборудование, превосходящее лучшие зарубежные аналоги. В результате - деньги "освоены", люди разбежались, продукта (в законченном варианте) нет. Проходили уже не один раз.

Сообщение **Jackson** » 08 ноя 2018, 11:55

dtv писал(а): ↑08 ноя 2018, 11:14 Странно, если люди "с нуля" создадут превосходящий конкурентов продукт. Создав просто качественную вещь, можно заработать деньги

Если бы всё было так просто, то было бы полно отечественных конкурентных продуктов. Но что-то ими рынок не завален.

Разработать мало, ещё надо подготовить под серийное производство и наладить это самое производство. Дорого это всё.

Уточните на досуге, сколько стоит разработка только одной печатной платы с подготовкой технологической документации. А ещё корпус и прочая механика, эргономика. А потом будет сертификация, испытания, техническая поддержка..... Так что до будущей модернизации тут ещё как до Москвы на лыжах. Не надо модернизировать то, что ещё не создано (делить шкуру неубитого медведя).

Так что удачи автору!

Сообщение **hell_boy** » 08 ноя 2018, 21:31

alex45 писал(а): ↑08 ноя 2018, 09:26 Если будете делать датчики со встроенной цифровой индикацией, делайте на светодиодах. ЖК не надо, их не видно совсем.

Делайте с OLED дисплеем. И видно издалека, и низкие температуры выдерживает. Правда, пишут, что недолговечный, но почему OLED в автомобили ставят? Никто в мире не делает промдатчики с OLED Только-только начали http://www.mirasu.ru/news/detail.php?ID=15558

Сообщение **VADR** » 09 ноя 2018, 08:50

hell_boy писал(а): ↑08 ноя 2018, 21:31 Правда, пишут, что недолговечный,

Тогда делать заменяемым, дабы конечный пользователь мог через ... лет при выходе из строя с минимальными затратами оживить. Или вообще - несколько взаимозаменяемых вариантов, один из которых с OLED (для низких температур).

Сообщение **Jackson** » 09 ноя 2018, 10:01

hell_boy писал(а): ↑08 ноя 2018, 21:31 И видно издалека, и низкие температуры выдерживает. Правда, пишут, что недолговечный, но почему OLED в автомобили ставят?

Автомобили тоже не очень долговечные вообще-то.

hell_boy писал(а): ↑08 ноя 2018, 21:31 Никто в мире не делает промдатчики с OLED

ибо на кой чёрт они там нужны?

VADR писал(а): ↑09 ноя 2018, 08:50 Тогда делать заменяемым, дабы конечный пользователь мог через ... лет при выходе из строя с минимальными затратами оживить.

Зачем закладывать проблему на будущее, обрекать юзера на взаимодействие с изделием когда этого можно и не делать, городить варианты, плодить под это всё модификации (и под каждый комплект РКД иметь) и при этом удорожать изделие, если результат будет неизменным? :) Сегментный LED-индикатор держит до -60 градусов и вечен, скорее электроника в приборе умрёт чем он (срок службы электроники в приличных условиях - статистически 10 лет и меньше). а сэкономленные деньги лучше направить на внесение в ГосРеестр СИ, которое очень немало стоит по затратам труда и денег.

Индикатор - я полагаю, это наименее сложная и важная из задач, которые придется решить. Измерение - вот где задача, и это основное назначение прибора. А рюшечки подождут.

Сообщение **hell_boy** » 09 ноя 2018, 23:30

TEB писал(а): ↑09 ноя 2018, 10:01Индикатор - я полагаю, это наименее сложная и важная из задач, которые придется решить. Измерение - вот где задача, и это основное назначение прибора. А рюшечки подождут.

На самом деле, достаточно в рекламе сказать, что дисплей - как у Яблока X, продажи вырастут на несколько сот процентов. Точность измерения сейчас не является проблемой. Вот для примера АЦП 14 бит 21 Мбит/сек https://www.chipdip.ru/product/amc1306evm

Тогда почему такая цена у датчиков дифференциального давления, ведь поставить два обычных датчика и вычислитель обходится дешевле?

Сообщение **VADR** » 10 ноя 2018, 01:22

Универсал писал(а): ↑09 ноя 2018, 23:54 Тогда почему такая цена у датчиков дифференциального давления, ведь поставить два обычных датчика и вычислитель обходится дешевле?

Ох уж мне это "дешевле", особенно в последнее время...
Посчитаем. К примеру, нам надо измерить расход питательной воды к котлу. Датчики давления - на 10 МПа, перепад на сужающем устройстве (предположим) максимум 0.1 МПа. Класс точности каждого из манометров (опять же, предположим) - 1. То есть погрешность каждого манометра - 1%. Расчёт из двух вместе, если мне память не изменяет, корень из суммы квадратов погрешностей, т.е. порядка 1.4%. От 10 МПа это 0.14 МПа. А 0.14 МПа при нашем перепаде 0.1 МПа - это 140%. Кому-нибудь нужен датчик с погрешностью в 140% ?

VADR писал(а): ↑10 ноя 2018, 01:22надо измерить расход питательной воды к котлу. Датчики давления - на 10 МПа

Это у вас котёл к катапульте авианосца? Или струёй пара с таким давлением режут металл?
Вы написали ровно то, что и я. Предыдущий автор написал, что с точностью измерений вообще нет проблем, вот я и озадачился.
А вообще далеко не всегда нужна архиточность, и я запросто обхожусь двумя датчиками и 2ТРМ1 для вычисления перепада для большинства своих задач. Не стоит у меня проблема с коммерческим измерением расхода. Для этого существуют другие средства.

Сообщение **petr2off** » 10 ноя 2018, 08:18

Это у вас котёл к катапульте авианосца? Или струёй пара с таким давлением режут металл?

Вы удивитесь, но в энергетических котлах это далеко не предел. Некоторое время назад, была у нас работка по ПЭН. Там фигурировало давление 18МПа.

Сообщение **Ryzhij** » 10 ноя 2018, 08:37

hell_boy писал(а): ↑09 ноя 2018, 23:30 Точность измерения сейчас не является проблемой. Вот для примера АЦП 14 бит 21 Мбит/сек

И?
Скажу по секрету

разрядность АЦП к точности измерения, особенно к точности полевого датчика вообще и датчика давления в частности, отношения не имеет.
От слова "совсем".
Тип сенсорной ячейки, конструкция капсулы, мембрана - вот что оказывает определяющее влияние на точность. На стабильность, долговечность и надёжность будут оказывать влияние и материалы мембраны корпуса, и технология их обработки. Тут средоточие всего ноу-хау.
И где-то в самом конце списка мы найдём упоминание об электронной плате ))

Я нисколько не сомневаюсь, что существуют и такие давления, и задачи измерения мизерных перепадов на их фоне. Тогда, наверное, не жалко и разориться на требуемый датчик. Ибо там всё оборудование недешёвым будет.
Но существует и масса других задач - измерение уровня накопительных баков, деаэраторов, отслеживание аварий мелких насосов по создаваемому перепаду меньше 0,5 Бар при давлении 3-4 Бар, для которых датчик в разы дороже самого насоса использовать слишком жирно будет.

Сообщение **Ryzhij** » 10 ноя 2018, 08:41

Универсал писал(а): ↑10 ноя 2018, 08:38 отслеживание аварий мелких насосов по создаваемому перепаду меньше 0,5 Бар при давлении 3-4 Бар, для которых датчик в разы дороже самого насоса использовать слишком жирно будет.

А там и датчик "слишком жирно". Хватит реле давления.

Не работают на мелких насосах ни реле давления, ни реле перепада давления, ни реле протока. Никогда не держал в руках реле без гистерезиса, а если регистрируемая величина меньше гистерезиса, то...
А цена вопроса бывает велика - разморозка трубопровода, например, на необслуживаемом объекте из-за несрабатывания ввода резерва.