Что я по пивоварне за последнее время делал.

Всем привет и доброго здравия!
Небольшая преамбула – зимой мы собирали пивоварню в свободном помещении, поставили большой – 125-и литровый бак, сварили каркас, ёмкости, всё собрали и даже подключили, однако затем ситуация вильнула таким образом, что помещение мы решили оборудовать под сварочный цех – собрали вентиляцию, сделали стеллажи, приобрели немного дополнительного оборудования, переделали окно в дополнительную дверь, прокинули капитальную проводку на оборудование, которое потребляет много – в общем цех сейчас работает и это хорошо, однако пивоварню нужно было куда то девать, так как сварочный цех это полный ПЭ в виде металлической пыли, грязи и прочих вещей, с пивоварением малосовместимых.
Тогда было решено переделать основной бак на 50 литров, сделать его максимально узким и прикрепить к каркасу. В бак был вварен датчик температуры, в просверленные отверстия монтированы поплавковые датчики уровня (геркон) и ТЭН на 4кВт, в котёл пока поставили 2 тэна по 2 кВт, подключённые последовательно, для увеличения нагревающей поверхности, дабы исключить пресловутое подгорание солода. Ёмкости были соединены PPR трубами(чтобы в случае переделки не было мучительно больно переваривать нержавеющие трубы) через латунные электромагнитные клапаны. Затем всё это дело мы утеплили экструдированным пенополистиролом, толщиной 20 мм, а сверху к краям ёмкости мы подошли фасонными изделиями, для того, чтобы организовать притвор крышки и закрыть «кишки».

Если сказать одним предложением – то мы собрали опытный образец, который теперь необходимо активно тестировать, искать косяки, думать, как их устранять. В офисе мы вывели на внешнюю стенку воду и канализацию, подключились. Кинули напрямую медный кабель 3х4 прямо от ввода линии. Более подробно конструкцию я опишу позже, сейчас же я хочу перейти к электрической составляющей проекта, так как она озадачила меня на пару ночей…
Пивоварня Вениамина Кейвера

В августе я потихоньку начал почитывать различные вводные статейки на Си. Ещё в феврале прикупил себе макетную плату, и потихоньку собирал на ней управление. Позже один хороший человек с данного ресурса предложил свою помощь и объяснил мне, что прежде чем программировать нужно хотя бы в общем получить представление о том как же всё таки контроллер работает на физическом уровне. Затем показал мне как просто и мощно можно писать используя конечные автоматы. Я довольно быстро на радостях написал кучу кода. Был организован опрос кнопок, были введены дефайны на подстановку часов, минут, секунд чтобы не пересчитывать с миллисекунд, так как я принципиально решил писать без delay, был организован опрос датчика температуры (да, пока во float – но сейчас на такие мелочи просто нет времени). Дальше я немного заморочился именно функциональными вещами – опрос датчиков, срабатывание при замыкании геркона, отправка сигнала на блок реле, который рулит уже всем, что больше 5 вольт. Даже сделал что-то интересное – а именно проверка на ложное срабатывание поплавкового датчика, на случай если в ёмкости будет волнение от поступающей под давлением из водопроводной системы воды.
Когда же я соединил электронику и собственно саму пивоварню – то оказалось, что кое-что периодически сбоит – то датчик температуры выбивает в обработчик ошибок, то датчик уровня ведёт себя так, будто в баке шторм – причём даже тогда, когда в баке сухо. Магнитный пускатель тоже порадовал периодическими включениями-отключениями. Разбираться в этом времени – ну вот совсем не было, тогда я ещё немного поковырялся, сделал менюшку с возможностью выбора рецепта — и к этому моменту забил на 85% память ATMega 8.
Пивоварня Вениамина Кейвера

Тогда я решил взять паузу и хорошенько обдумать, что мне делать дальше – как я и раньше хотел – докинуть ещё 1 микроконтроллер, соединить их по UART и продолжить, либо же осмотреться, что можно выбрать под конкретные требования + запаса процентов 50.
Тут дело в том, что вообще я хотел записывать данные с датчиков, для последующей возможности по этим данным построить диаграмму температуры по времени – таким образом каждой конкретной варке будет соответствовать свой «профиль» — и разница между «профилями» будет основополагающей при прочих равных параметрах. Можно будет исправить, и выйти на приемлемую точность при варке по конкретным рецептам.
Этот момент во-первых, требует памяти, во-вторых требует достаточное количество циклов записи энергонезависимой памяти, при том, что быстродействие не играет существенной роли – опрос датчика планирую сделать раз в минуту, для той же mega 8 – этот вопрос вообще не стоит.
Кроме того, дисплей 2х16 символов меня уже сейчас не устраивает, так как интерфейс планировался изначально под пользователя – для диалога с ним, а какой ты можешь построить диалог, если тебе слово OPEN приходится писать как OPN чтобы оставшаяся часть фразы на строку влезла. Я порой ловил себя на мысли, что я во время программирования меню большую часть времени потратил на подсчёт, влезет ли на экран нужная мне фраза.
В общем мысли пока не сформулированы, однако идёт на ум что-то вроде Linux на каком-нибудь Raspberry pi, при том, что по деньгам большой проблемы нет купить что то подороже – ибо проект не в массы и по факту нужно подобрать одну систему. При том, что ранее я даже обдумывал возможность подрубиться к пивоварне через интернет – с приложения или через сайт, а так же рассылку уведомлений через GSM сеть – ибо сейчас это вроде как обыденность – отправка заранее составленного сообщения по какому то событию. А так здорово будет – «Твоё пиво сварено, МЭН! Будет готово через 21 день. Напомнить через неделю?»
Как вариант можно непосредственное управление пивоварней оставить на межках, а с одной из них просто общаться из более высокоуровневой сети, ибо в планах к зиме собрать каменную печь с тремя теплосъёмами, и тепло аккумулятором, рулить этим всем тоже с чего то будет необходимо.

Пивоварня Вениамина Кейвера
Ну а так как хочется начать, то я пока что собрал по-быстрому механическую панель управления на кнопках, откуда можно непосредственно открывать-закрывать нужные клапаны, и включать-выключать нужные ТЭНы, так что в ближайшее время будет старт, а для полной автоматизации необходимо будет просто заменить данную панель на блок реле или на какие то другие переключатели.

Пивоварня Вениамина Кейвера

Ссылка на фотоальбом VK — здесь больше фото.

Собственно в комментариях хотелось бы обсудить варианты по мозгам и сетке.

Комментарии (33)

RSS свернуть / развернуть
Да, в панель нынешнюю устанавливается тот самый дисплей, на который сейчас выводится температура с двух датчиков.
0
Пивоварня Вениамина Кейвера
0
Интересно было прочесть, давно не было ничего про пивоварню.
Когда же я соединил электронику и собственно саму пивоварню – то оказалось, что кое-что периодически сбоит – то датчик температуры выбивает в обработчик ошибок, то датчик уровня ведёт себя так, будто в баке шторм – причём даже тогда, когда в баке сухо.

С датчиками своя пляска с бубном=)) В Хим.производстве высмотрел интересную фишку, там ставятся три датчика и решение (измерение) берется по результат минимум двух из трех датчиков на случай выхода одного из строя или ложного срабатывания. Хотя… если брать в пример линии производства и розлива пива питательных жидкостей, то там датчики не дублируются… но и используются весьма не дешевое и специфическое измерительное оборудование… но и используется куча проверок, блокировок и защит.

Уровень в емкости легче мерить датчиком давления (вернее в Вашем случае двумя, один с низу емкости другой в верху). как вариант годная альтернатива.

З.Ы. пардон за отступление но интересно, а как Вы C.I.P. реализовать собираетесь? Ведь все это хозяйство мыть нужно, и в придачу трубопроводы ручками не отдраишь
+2
Мыть пока вручную, отдельный пистолет на шланге и вперёд. Трубопроводы промываются кислотным моющим средством, в клапанах стоят мембраны не помню точно EPDM, или NBR — но помню, что и то и другое устойчиво к кислотным растворам. Подразумеваю, что вторая итерация будет собрана на нержавейке полностью, включая клапана, и ёмкости будут иметь несколько другую конфигурацию. Пока важно что принципиально это всё работает. Ну и куча проверок и защит пока что не нужна, так как всё под наблюдением и запороть партию в 30 литров не так страшно.
0
Уровень в емкости легче мерить датчиком давления (вернее в Вашем случае двумя, один с низу емкости другой в верху). как вариант годная альтернатива.
В пивоварении емкости для хранения пива и его производных называют форфасами. Т.к они обычно находятся под избыточным давлением 0,0-1 бар СО2, уровни всегда меряют дифманометром. Это могут быть как два отдельных датчика, так и один датчик с дифкамерой.
+1
здесь не критично, так как давления нет, объём ёмкости рассчитан на 30 литров выхода готового продукта, сами ёмкости 42 литра, бак на 50. Все проблемы решаются дозированным наполнением с учётом всех потерь на всех этапах.
0
По датчикам мне предлагали взять датчик, у которого сопротивление изменяется в зависимости от температуры — типа аналоговый наверное. Я сразу отказался, потому что АЦП пока что ещё даже в ближайшем принижении не рассматривал. Но сейчас уже думаю как вариант — ведь можно просто собрать схемку по которой АЦП будет измерять напряжение, которое будет через этот самый датчик проходить и в зависимости от температуры — падение напряжения будет разным. И вроде бы датчики уровня у того же ОВНА имеются — два три электрода — чем больше площадь соприкосновения с водой тем больше(или меньше не помню) сопротивление. То есть одним АЦП можно сразу пару зайцев хлопнуть — если только подводных камней никаких нет.
0
Собственно в комментариях хотелось бы обсудить варианты по мозгам и сетке.

1. Определитесь с архитектурой системы управления. Я бы использовал модульную систему, разбив всю электронику на несколько функциональных модулей (один управляет нагревом, второй заливает выливает смешивает, дозирует, третий управляет как мастер всеми подчиненными да на экранчик с кнопочками мигает и т.д.)
2. Определиться с сетью? там CAN, Ethernet, SPI, RS485422. Какую удобнее будет использовать и без проблем производить расширение функциональности без проблем.
3. Ну и без протокола обмена данными не обойтись.
Если эти пункты выполнить, то получится немножко гибкости добавить в систему что в последующем облегчит подпиливание напильником
+3
Can — не знаю что такое, Ethernet — вроде слишком сложный, или я попался на предубеждения? SPI — я поднимал как-то этот вопрос — вроде как проводники должны быть достаточно короткими, чтобы всё работало, и подальше должно всё это от моих электромагнитных клапанов и магнитных пускателей находиться, ибо индукция — а как следствие помехи, наводки и прочая нечисть. RS485 — советовали многие, протокол MODBUS кажется — но я почитал википедию, понял, что так нахрапом не возьму. С SPI попроще. Может есть какая книга почитать так, чтобы с нормальной вводной частью — я порой беру книжку — а там сходу слишком много моментов, мне вообще непонятных. И опять же — всеми этими протоколами из под чего то ведь нужно рулить — поэтому нужно подобрать платформу. Я так понимаю, что если разобраться допустим с MODBUS то можно вообще подключить всё что угодно к порту на компьютере — через этот порт забирать, а уже владея всеми ресурсами PC — обрабатывать, и отправлять обратно, параллельно на PC писать статистику, и потом уже хоть из под отдельной программы статистику обрабатывать… Ну опять же я сейчас без конкретики рассуждаю, так сказать образно. Может быть MODBUS такой сложный, что я его и не потяну.
0
Я бы не сказал, что MODBUS сложный. Хотя есть и попроще протоколы, в том числе стандартные. Где-то тут упоминался один из таких, но не помню названия.
В целом поддержу kalik'а — непосредственные задачи управления должны выполнять микроконтроллеры, а вот общее управление можно реализовать на ПК, через сеть — тот же MODBUS, например.
+1
Wake — в долгой внутренней борьбе пришел именно к нему… вернее к своей реализации обработанной напильником=))
В модбасе мне не нравится привязка к времени мерзкая, но то что кучу оборудования пром. на нем висит…
0
Подскажи линк. А то гуглить протокол с таким именем дело дохлое.
0
Я так понимаю, что если разобраться допустим с MODBUS то можно вообще подключить всё что угодно к порту на компьютере
Тут надо разбираться с программированием на ПК, тот же Qt или Visual Studio осваивать, Pyton на крайняк. Все они могут получить доступ к COM порту, а дальше на что ваша фантазия позволит то и получите, сможете реализовать любой протокол.
А переходник из USB во что угодно (хоть bit-bang) продаются ну и схем реализации в тырнете полно
-1
по сетке и протоколу.
есть один товарисч, Кластер, он же Кластер-Д, он же Кластер-М…
Он себе ваял на атмегах умыный дом. И заделал протокольчик общения по одному проводу.
Сделал на основе этого протокольчика сетку и умный дом у него нормально бегает.
Я для своего умного дома его сетку и протокол повторил.
Я добавил еще некоторую защиту от статики в виде обратно включенных диодов на шину +12 вольт и на землю, да резистора в 10 кОм на входную ногу контроллера.
Пока нареканий у меня нет, все по сетке бегает, девайсы общаются. между самыми удаленными устройствами — около 15 метров провода.
В качестве физической сетки я использовал телефонную витуху — там 2 пары. По одной паре идет питание и земля, по второй — сигнальная шина и земля.
Единственное, я выпилил из кластерного кода приоритеты. не нужны они мне.
вот тут кластер описывает свое детище, там же в каментах есть мои вопросы и ссыль на гитхаб.
+1
Обалденно! Спасибо большое за информацию! Вопрос в тему — есть ли практический смысл кидать хорошо экранированную витуху? Реально от чего может защитить экран? У меня сигнальный кабель проходит под пивоварней — там вокруг стоит 4 электромагнитных клапана с катушкой постоянного тока на 12 вольт. Сбоку стоит 2 магнитных пускателя на 25 и 16 ампер на них идёт управляющий сигнал тоже 220 через реле, реле уже отдельно подключаются к микроконтроллеру — там какая то родная обвязка то-ли на транзисторах, то ли оптическая, по моему оптическая. Однако если землю контролера не разделять с землёй, которая на этот блок подключается — то начинает глючить экран. Я землю вроде разделил — эта проблема пропала — но сам факт что низковольтный сигнал идёт с датчиков температуры опять таки в зашифрованном виде по 1-wire — и наводкой может покрошиться бит — вот от таких моментов я бы хотел максимально обезопаситься, чтобы система не была уж такой прям «нежной» и чувствительной.
0
Возьми лучше дифференциальную линию, такую как RS485, у нее помехоустойчивость должна быть повыше. Это только физика, протокол более высокого уровня по ней можно пустить любой — в том числе и описанный Cluster'ом.
+1
Ну можно, немного усложнив выходной и входной каскады, сделать дифференциальную пару… но тогда потеряется вся простота сетки.
а можно подтянуть линию к +12 вольтам, причем меликм резистором, а потом хорошим транзистором просаживать линию. Что б ток замыкания линии был 20-30-50 мА. Я думаю, что пускатель не сможет сделать наводку, которая сможет просадить 30 мА линию на 0.
Единственное — если подтяжка на +12 вольт — то входной каскад МК нужно делать через 10-20кОм резистор и со стабилитроном на 4.7-5.1 вольта.
0
0
Однозначно.
0
Да не, в вашем случае особой экранировки не требуется. К помехам очень чуствителен импульсный сигнал, к примеру выход расходомера (N импульсов на М литров). Очень устойчивы к помехам и просто трех-четырех проводные выходы Pt100, хотя все же лучше использовать термодатчики с нормирующим преобразователем 4-20ма.
0
Сейчас статью нарыл в блоге у Di. http://easyelectronics.ru/izmeritelnye-cepi.html вот как бы к чему готовиться нужно, при использовании аналоговых датчиков
0
Попробуйте замерить ток, идущий по экрану (с помощью клещей, если имеется в доступе). Видно, причина в разности потенциалов земель, которые объединяете с помощью экрана. Правильный выход из ситуации — последовательно кондерчик на 1 нану. Ну ежели экран с одной стороны устраивает — пусть будет так.
0
Не советуйте сложных путей… там человеку было жалко одной ноги в контроллере и одного проводка… сам себе придумал нечто (молодец конечно)
VeniaminCaver Не слушайте вредных советов, берите за физическую основу сети RS485
+2
Не слушайте вредных советов, берите за физическую основу сети RS485
Могу только присоедиться, взяв за физическую основу сеть RS485 вы можете на более высоком уровне пустить по ней и ModBus и ProfuBus, да и вообще почти любой Bus.
+1
ModBus и ProfuBus, да и вообще почти любой Bus
В одном устройстве встречал сразу три разных протокола.
По модбасу шла связь с часотниками Danfoss, модули ввода-вывода по второму (своему собственному), контроллер нагрева печь (по своему собственному). Не мешая друг другу все работало
0
Однако… Не надо так(с)
0
Тут нет ничего сверхестественного, в свое время настраивал сетку для DECNET и ETHERNET. Все работало на одних и тех-же машинах, и платежная система и почта, и главное — друг другу не мешали.
0
А так здорово будет – «Твоё пиво сварено, МЭН! Будет готово через 21 день. Напомнить через неделю?»

Поверьте, ничего здорового в этом нет. Сначала будет интересно (даже не сколько интересно, сколько это будет «Вау»-эффект, которым можно, например, похвастаться среди друзей) Но потом, когда процесс станет обыденным — подобные оповещения будут только напрягать, как спам. Уж поверьте мне, я уже давно «переболел» идеей умного дома :)

Более логично использовать такой канал для сообщений о авариях (типа «Господин, мы не смогли сварить Ваше пиво, код ошибки 112, нам нужно больше минералов!» :)

Касательно интерфейсов и протоколов — я присоединяюсь к тем, кто советует Вам взять за основу стандартизированные решения, например, rs485 + modbus…
+3
Касательно интерфейсов и протоколов — я присоединяюсь к тем, кто советует Вам взять за основу стандартизированные решения, например, rs485 + modbus…
А также несколько кубиков Oven и нарисовать всю систему в CODESYS за полдня.
+1
Вообще, пиво в последнее время навевает тоску.
Открываемые в последнее время на каждом углу разливайки (франшизы, я так понимаю) стремительно деградируют, вместе с содержимым кег(ов?), а в ресторанах-пивоварнях пиво хоть и получше, но средний чек около 700р, да и на полчаса туда не забежишь мимоходом.
Пожалуй, перейду на активию — вкуснее и вреда меньше. Ещё вот киндербир появился, надо попробовать :)
+2
А вы в где обитаете? В наших захолустьях с этим все неплохо. Побывал в красногорске (подмосковье). Там совсем все хорошо и недорого.
0
Если есть финансы на такую кучу оборудования, то можно приобрести графическую панель weintek. И на ней полностью визуализировать весь процесс пивоварения. и с нее же сделать управление всем процессом, и она же будет выдавать сообщения и рисовать графики да что угодно. В ней же уже есть часы реального времени. Поэтому отсчет времени пустяк. Работает по RS485модбас или RS232 модбас или на выбор огромное количество протоколов в самой панели. тогда можно просто обойтись микроконтроллером панелью и необходимыми датчиками и как бы все.
+2
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.