Obecný popis systému
Jakýkoli senzor, který lze připojit ke kontroléru je vstup. Signál přenáší hodnotu měřené veličiny směrem do kontroléru. Tam je měřený signál zpracován a odpovídající měřená hodnota je zobrazena na displeji. Zároveň je možné nastavit, co se má s měřenou hodnotu dít. K tomu slouží seznam algoritmů, které jsou uloženy v paměti kontroléru, které se průběžně doplňují s aktualizacemi softwaru. Na základě vstupního signálu a vybraného algorimu (nebo kombinace více algoritmů) jsou aktivovány výstupy. K těm jsou připojeny akční členy, např. čerpadla, ventily, sirény a další. Pomocí výstupů lze ovlivňovat regulovaný systém.

Obr. 1: Vstupy a výstupy kontroleru

Typickým příkladem takového systému je neutralizace, kdy na základě měřeného pH, udržuje algoritmus hodnotu v nastaveném rozsahu. Pokud dojde k vychýlení mimo tento rozsah, spustí kontrolér čerpadlo s kyselinou nebo zásadou a vrátí tak pH do požadovaných mezí. Výstupy mohou být buď typu ON/OFF nebo proporcionální.
V případě ON/OFF výstupu je akční člen pouze aktivován nebo vypnut. Naproti tomu proporcionální výstup může plynule měnit velikost výstupního signálu. Tímto způsobem lze řídit rychlost dávkování, nebo například míru otevření regulačního ventilu a to jak na základě aktuálně měřené hodnoty, tak i průměru předchozích hodnot a trendu do budoucna (PID regulace).

Oblasti uplatnění automatického dávkování
Moření
Pro udržování určité koncentrace mořicí lázně je využívána sonda bezkontaktní vodivosti. Tato sonda dokáže měřit vodivost v několika nastavitelných rozsazích od 500 μS/cm až po 2 000 mS/cm. Zároveň je monitorována hodnota pH této lázně. Sondy jsou instalovány v přepadu, v místě, kde je lázeň dobře promíchávána. I přes využití ultrazvuku v mořící lázni, nejsou sondy, při správné instalaci, nijak tímto ovlivňovány.
Na základě měřených hodnot jsou ovládána dávkovací čerpadla s příslušnou chemií.

Obr. 2: Schéma měření v mořicí lázni

Fosfátování
Pro udržování fosfátovací lázně se měří hodnota pH. Teplota lázně je okolo 60°C, což vyžaduje dostatečně odolnou pH elektrodu, která si udrží rozumnou životnost i při této teplotě. Doplňovaný fosfát je kyselý a proto jeho koncentrace v lázni koresponduje s pH lázně. Jak ulpívá na povrchu výrobků, vynáší se z lázně ven, což společně s dalšími jevy zvyšuje pH. Při překročení nastavené meze se aktivuje dávkovací čerpadlo, které fosfát doplňuje. Je zde využito proporcionálního dávkování, což snižuje kolísání pH lázně.

Obr. 3: Schéma automatického dávkování fosfátu

Pasivace
Pro pasivační lázeň se využívá bezkontaktní sonda vodivosti, jinak je princip velmi podobný výše uvedenému fosfátování. Na základě měření vodivosti je ovládáno dávkovací čerpadlo s pasivačním roztokem, který je automaticky doplňován a udržuje tak vodivost lázně v nastavených mezích. Výhoda vodivostních sond oproti sondám pH/ORP je, že nemají díly podléhající běžné spotřebě.

Automatické dopouštění oplachu
Jako příklad dalšího možného využití řídících jednotek uvádím automatické řízení dopouštění vody do oplachu. V prvním stupni průtočného oplachu je umístěna vodivostní sonda. Signál ze sondy je vyveden do řídící jednotky. Při průchodu zboží se ve vaně oplachu postupně zvyšuje koncentrace zasolení, čímž se zvyšuje i elektrická vodivost oplachové vody. Když tato vodivost dosáhne nastaveného limitu, řídící jednotka aktivuje relé ovládající solenoidový ventil, umístěný na přívodním potrubí vody do vany. Ventil se otevře a čistá voda proudí do vany oplachu. Tím se začne opět snižovat zasolení vody oplachu, potažmo její vodivost. Když vodivost dosáhne spodní nastavené hranice, řídící jednotka deaktivuje výstupní relé a ventil dopouštění se uzavře.
Máme tedy jistotu, že voda v oplachu nebude nikdy příliš zasolená a zároveň bude spotřebováváno právě takové množství, jaké je skutečně třeba. Jinými slovy: spotřeba vody se sníží na minimum, nutné k dosažení požadované kvality oplachu.

Obr. 4: Schéma automatického dopouštění oplachu

Likvidace odpadních vod – ORP, pH
Na ČOV se využívá jednak měření ORP, tak i pH. Měření ORP slouží k doplňování srážedla v odpadních vodách z alkalických lázní Zn-Ni. ORP se udržuje lehce vyšší a je pak dorovnáno Preflocem.
Automatickým dávkováním na základě měření lze ušetřit značné množství chemie a to jak srážedla, tak Preflocu. Na druhou stranu, automatické dávkování podle pH lze využít pro neutralizaci.

Obr. 5: Schéma systému automatické neutralizace

Závěr
Automatizace procesů v oblasti povrchových úprav pomáhá snižovat spotřebu vstupů, zajistit potřebnou úroveň kvality výstupů a vyloučit chyby způsobené lidským faktorem. Cenově dostupné systémy automatického dávkování jsou dnes již běžnou výbavou moderních zařízení. Vzhledem k jejich univerzálnosti je však lze bez problémů začlenit do již existujících provozů a zvýšit tak jejich efektivitu za relativně nízké náklady.

text/foto Tomáš Chvátal, Katko, s. r. o.