یک شرکت تهویه مطبوع در جستجوی مزایای مدرن کنترل ماشین، یک کنترلر PLC باز سازگار با آردوینو را راه حل پیدا می کند.
مانند بسیاری از سازندگان و علاقمندان مدرن امروزی، من همیشه از امکانات محاسبات و اتوماسیون با فناوری پیشرفته الهام گرفته ام. اگرچه سابقه کار من را در نیازهای عملی سیستم های کنترل تجاری و صنعتی ریشه دوانده است، اما به دنبال چگونگی ادغام دستگاه های توانمندتر و بازتر در برنامه های صنعتی بوده ام.
عشق من به خدمات صحرایی عملی باعث شد که گرمایش و سرمایش Bicknell را در منطقه سینسیناتی راه اندازی کنم. ما از انواع مشتریان با نیازهای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) با استفاده از محصولات عمدتاً سنتی پشتیبانی می کنیم. این مقاله نحوه استفاده از میکروکنترلرهای صنعتی مدرن آردوینو را برای کار با هواگیرها، چیلرها، سیستم های آب گرم و غیره توضیح می دهد.
تعداد زیادی میکروکنترلر
انواع مختلفی از میکروکنترلرهای اختصاصی برای کار با تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین انواع مختلفی از کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) وجود دارد. همه اینها به خوبی کار می کنند، اما فاقد باز بودن کنترلرهای همه منظوره امروزی هستند. وقتی صحبت از این کنترل‌کننده‌های «باز» به میان می‌آید، گزینه‌های زیادی برای میکروکنترلرهای درجه یک مصرف‌کننده و علاقه‌مند وجود دارد، و حتی برخی از آنها تا حدی «صنعتی» هستند.
من چندین نوع میکروکنترلر را در پروژه های شخصی مختلف امتحان کردم، مانند نوسازی کنترل های قایق خود. انعطاف‌پذیری خوب بود و می‌توانستم از زبان‌های برنامه‌نویسی مدرن و روش‌هایی مانند C++ و «اسکچ‌ها» استفاده کنم و هزینه‌های مواد نیز حداقل بود.
قابلیت اتصال دستگاه های تلفن همراه یا مرورگر به میکروکنترلرها برای دسترسی به داده ها برای تجسم و تجزیه و تحلیل، به ویژه برای برنامه های امروزی مهم است. یکی از گزینه ها این است که صفحات وب را مستقیماً روی کنترلر میزبانی کنید. مورد دیگر این است که از نرم افزار خارجی در حال اجرا بر روی رایانه شخصی یا دستگاه تلفن همراه برای دسترسی به داده های میکروکنترلر استفاده کنید و سپس در صورت نیاز آن را نمایش داده و روی آن عمل کنید. من موفقیت خوبی را با استفاده از محیط توسعه برنامه سریع Xojo cross-platform برای انجام این کار تجربه کردم.
با این حال، حتی با در نظر گرفتن مزایای فراوان میکروکنترلرها، می‌دانستم که دوام آنها مشکوک است و اتصال آنها به سطوح سیگنال ولتاژ و جریان معمولی مورد استفاده در ابزارهای صنعتی استاندارد می‌تواند مشکل ساز باشد. هیچ چیز من را متقاعد نکرده بود که این نوع کنترلرها برای کاربردهای صنعتی مناسب هستند.
Finding a tough open controller
After more research, my team and I discovered an industrial automation vendor had developed an Arduino-compatible controller, and packaged it in a form factor compatible with its line of PLC I/O, communication, and other modules (Figure 1). Open-source Arduino Software makes it easy to write code and upload it to a compatible computer board.
With this solution from AutomationDirect, users like me can take advantage of modern programming methods and use a specialized graphical programming language included with the controller. We can connect physical sensors and controlled devices using typical industrial signals and proven modules, and even make the most of many types of specialized Arduino “shield” modules for other purposes.
Creating an open building automation system
تیم ما قبلاً با استفاده از پلت فرم های کنترل تهویه مطبوع اختصاصی تجاری در دسترس آشنا بود که قابل اعتماد هستند اما می توانند گران و تا حدودی بیش از حد تخصصی باشند. ما همچنین تجربه خوبی با PLC های سنتی داشتیم که مطمئناً می توانند برای برنامه های کنترل HVAC استفاده شوند. با این حال، پس از بررسی قابلیت‌های خط تولید کنترل‌کننده PLC باز هدفمند AutomationDirect، مطمئن شدیم که این پلتفرم سازگار با آردوینو، انعطاف‌پذیری باز مورد نظر ما را همراه با ویژگی‌های قوی سیستم‌های PLC مستقر خواهد داشت.
Our first project was re-automating the HVAC system of a nearby school. HVAC projects need to monitor many types of sensors for temperature, humidity, pressure, airflow, and more. They also need to control devices like solenoids and valves. In some locations, variable speed drives were needed for fan and pump control (Figure 2). A variety of control panels were needed, and the team could source all types of necessary devices from one supplier, speeding up design, procurement and fabrication efforts.
For this project, we automated the following equipment and packaged systems (Figure 3):
15 air handlers (which are supply fans with heating and/or cooling coils)
one chiller
two steam boilers
four hot water boilers
several water-supply pumps.
تمام منطق برای اجرا در کنترلرهای PLC باز انتخاب شده توسعه داده شد. منطق کنترل‌کننده برای ایجاد الگوریتم‌های کنترل دمای خود، از جمله قابلیت تنظیم مجدد آب و هوا که به سیستم اجازه می‌دهد تا با آب و هوای بیرونی سازگار شود، مناسب بود. از بسیاری جهات، نتایج کنترل بهتر از آن چیزی بود که ما با سایر میکروکنترلرهای معمولی اما اختصاصی خارج از قفسه تجربه کرده بودیم.
یک رایانه شخصی که شبیه ویژوال بیسیک Xojo اجرا می‌شود، جلوی نظارتی را ارائه می‌دهد تا اپراتورها بتوانند عملکرد سیستم را تجسم کنند و نقاط تنظیم را تنظیم کنند.
این سیستم به سرعت راه اندازی شد، و از آنجایی که سایت یک مدرسه عملیاتی بود، لازم بود تا برش های نهایی تا حد زیادی در ساعات تعطیل انجام شود. ما متوجه شدیم که پرداخت‌های ورودی/خروجی، درست همانطور که برای یک PLC انجام می‌شد، ساده بودند.
سیستم کنترل قابل اعتماد عمل کرده است. ظرفیت زیادی برای گسترش وجود دارد. و پرسنل مدرسه استفاده از این سیستم را آسان کرده اند. ما اکنون از این سیستم برای تجسم و کنترل در محل استفاده می کنیم. در آینده میتوانیم سیستم‌های کنترل‌شده بیشتری اضافه کنیم و حتی قابلیت‌های عملیاتی را گسترش دهیم. در حال حاضر، دسترسی از راه دور با استفاده از Google Desktop انجام می شود. این بسیار خوب کار می کند، اما افزودن دسترسی از راه دور به طور مستقیم به پلت فرم کنترل نیز آسان بود. هرگونه تلاش برای دسترسی از راه دور مستلزم بررسی دقیق امنیت سایبری است.
انعطاف پذیری مدرن، استحکام سنتی
گاهی اوقات، بهترین پاسخ مهندسی اتوماسیون شامل محصولات و راه‌حل‌هایی است که نسبتاً اختصاصی هستند، گاهی اوقات به عنوان «مناسب برای هدف» شناخته می‌شوند، اما این راه‌حل‌ها اغلب گران و غیر قابل انعطاف هستند. برای پرداختن به این مسائل و مسائل دیگر، کاربران امروزی طرح‌های مدرن‌تر و بازتری را ترجیح می‌دهند که می‌توانند با انواع سیستم‌های دیگر ارتباط برقرار کنند، بسیار انعطاف‌پذیر هستند و فضای زیادی برای رشد دارند.
برای انواع سیستم‌های تهویه مطبوع که شرکت ما مرتباً آنها را خودکار می‌کند، ما این پلتفرم کنترل‌کننده PLC باز سازگار با آردوینو را توانا و ارزش عالی یافته‌ایم. ما میتوانیم از زبان‌ها و روش‌های برنامه‌نویسی مدرن برای ارائه کنترل پیشرفته استفاده کنیم، در حالی که با استفاده از ماژول‌های ورودی/خروجی و سیگنالینگ به انواع دستگاه‌های میدانی متصل می‌شویم.
اگرچه تجربه ما با این پلت فرم تا به امروز فقط با سیستم های HVAC بوده است، اما مطمئن هستیم که مزایای آن برای انواع دیگر کاربردهای تجاری و صنعتی نیز قابل توجه خواهد بود.
همه ارقام با حسن نیت از AutomationDirect و نویسنده
این ویژگی در اصل در
شماره آوریل مجله InTech ظاهر شد .
