Sebuah syarikat HVAC yang mencari kelebihan kawalan mesin moden mendapati pengawal PLC terbuka yang serasi dengan Arduino adalah penyelesaiannya.
Seperti kebanyakan pembuat dan penggemar zaman moden, saya sentiasa diilhamkan oleh kemungkinan pengkomputeran dan automasi berteknologi tinggi. Walaupun sejarah kerja saya telah membuatkan saya berakar umbi dalam keperluan praktikal sistem kawalan komersil dan perindustrian, saya telah mencari cara untuk menggabungkan peranti yang lebih berkebolehan dan terbuka ke dalam aplikasi perindustrian.
Kegemaran saya terhadap khidmat lapangan secara langsung mendorong saya untuk memulakan Bicknell Heating & Cooling di kawasan Cincinnati. Kami menyokong semua jenis pelanggan dengan keperluan pemanasan, pengudaraan dan penyaman udara (HVAC) menggunakan kebanyakannya produk tradisional. Artikel ini menerangkan cara kami menggunakan mikropengawal Arduino perindustrian moden untuk mengendalikan pengendali udara, penyejuk, sistem air panas dan banyak lagi.
Pelbagai mikropengawal
Terdapat banyak jenis mikropengawal khusus yang digunakan untuk mengendalikan peralatan, dan terdapat juga pelbagai pengawal logik boleh atur cara (PLC). Ini semua berfungsi dengan baik, tetapi mereka tidak mempunyai keterbukaan pengawal tujuan umum hari ini. Apabila bercakap tentang pengawal "terbuka" ini, terdapat banyak pilihan untuk mikropengawal gred pengguna dan penggemar, malah ada yang agak "industri."
Saya mencuba beberapa jenis mikropengawal pada pelbagai projek peribadi, seperti memodenkan kawalan pada bot saya. Fleksibiliti adalah baik, dan saya boleh menggunakan bahasa dan kaedah pengaturcaraan moden seperti C++ dan "lakaran," dan kos bahan adalah minimum.
Terutama penting untuk aplikasi hari ini ialah keupayaan untuk menyambungkan peranti mudah alih atau pelayar kepada mikropengawal untuk mengakses data untuk visualisasi dan analisis. Satu pilihan ialah mengehoskan halaman web terus pada pengawal. Satu lagi ialah menggunakan perisian luaran yang dijalankan pada PC atau peranti mudah alih untuk mengakses data mikropengawal, dan kemudian memaparkan dan bertindak padanya seperti yang diperlukan. Saya mengalami kejayaan yang baik menggunakan persekitaran pembangunan aplikasi pantas merentas platform Xojo untuk melakukan ini.
Walau bagaimanapun, walaupun mempertimbangkan banyak manfaat mikropengawal, saya tahu ketahanannya disyaki, dan ia boleh menjadi masalah untuk menyambungkannya ke tahap voltan dan isyarat semasa biasa yang digunakan dengan instrumen industri standard. Tiada apa-apa yang saya dapati meyakinkan saya jenis pengawal ini sesuai untuk aplikasi industri.
Mencari pengawal terbuka yang sukar
Selepas lebih banyak penyelidikan, pasukan saya dan saya menemui vendor automasi industri telah membangunkan pengawal serasi Arduino, dan membungkusnya dalam faktor bentuk yang serasi dengan barisan PLC I/O, komunikasi dan modul lain (Rajah 1). Perisian Arduino sumber terbuka memudahkan untuk menulis kod dan memuat naiknya ke papan komputer yang serasi.
Dengan penyelesaian daripada AutomationDirect ini, pengguna seperti saya boleh memanfaatkan kaedah pengaturcaraan moden dan menggunakan bahasa pengaturcaraan grafik khusus yang disertakan dengan pengawal. Kami boleh menyambungkan penderia fizikal dan peranti terkawal menggunakan isyarat industri biasa dan modul terbukti, malah memanfaatkan banyak jenis modul "perisai" Arduino khusus untuk tujuan lain.
Mewujudkan sistem automasi bangunan terbuka
Pasukan kami sudah biasa menggunakan platform kawalan HVAC proprietari yang tersedia secara komersil, yang boleh dipercayai tetapi boleh mahal dan agak pengkhususan. Kami juga mempunyai banyak pengalaman dengan PLC tradisional, yang pastinya boleh digunakan untuk aplikasi kawalan HVAC. Walau bagaimanapun, selepas menyiasat keupayaan barisan produk pengawal PLC terbuka yang disasarkan AutomationDirect, kami yakin platform serasi Arduino ini akan mempunyai fleksibiliti terbuka yang kami inginkan digabungkan dengan ciri-ciri teguh sistem PLC yang mantap.
Projek pertama kami adalah mengautomasikan semula sistem HVAC sekolah berdekatan. Projek HVAC perlu memantau pelbagai jenis penderia untuk suhu, kelembapan, tekanan, aliran udara dan banyak lagi. Mereka juga perlu mengawal peranti seperti solenoid dan injap. Di sesetengah lokasi, pemacu kelajuan berubah-ubah diperlukan untuk kawalan kipas dan pam (Rajah 2). Pelbagai panel kawalan diperlukan, dan pasukan boleh mendapatkan semua jenis peranti yang diperlukan daripada satu pembekal, mempercepatkan usaha reka bentuk, perolehan dan fabrikasi.
Untuk projek ini, kami mengautomasikan peralatan dan sistem berpakej berikut (Rajah 3):
15 pengendali udara (yang merupakan kipas bekalan dengan pemanas dan/atau gegelung penyejuk)
satu penyejuk
dua dandang stim
empat dandang air panas
beberapa pam bekalan air.
Semua logik telah dibangunkan untuk dijalankan dalam pengawal PLC terbuka yang dipilih. Logik pengawal sangat sesuai untuk kami mencipta algoritma kawalan suhu kami sendiri, termasuk fungsi tetapan semula cuaca yang membolehkan sistem menyesuaikan diri dengan iklim luaran. Dalam banyak cara, hasil kawalan adalah lebih baik daripada apa yang kami alami dengan mikropengawal luar biasa yang biasa tetapi berdedikasi.
PC yang menjalankan Visual Basic-seperti Xojo menyediakan bahagian hadapan penyeliaan supaya pengendali dapat menggambarkan fungsi sistem dan melaraskan titik set.
Sistem ini telah ditugaskan dengan pantas, dan kerana tapak itu adalah sekolah operasi, adalah perlu untuk melakukan pemotongan akhir sebahagian besarnya semasa waktu rehat. Kami mendapati bahawa pembayaran I/O adalah mudah, sama seperti yang dilakukan untuk PLC.
Sistem kawalan telah berfungsi dengan pasti; terdapat banyak kapasiti untuk berkembang; dan kakitangan sekolah mendapati sistem ini mudah digunakan. Kami kini menggunakan sistem untuk visualisasi dan kawalan di tapak. Pada masa hadapan, kami boleh menambah lebih banyak sistem terkawal dan juga mengembangkan keupayaan operasi. Pada masa ini, akses jauh dicapai menggunakan Google Desktop. Ini berfungsi dengan sangat baik, tetapi menambah akses jauh terus ke platform kawalan akan menjadi mudah juga. Sebarang usaha capaian jauh memerlukan pertimbangan yang teliti terhadap keselamatan siber.
Fleksibiliti moden, keteguhan tradisional
Kadangkala, jawapan kejuruteraan automasi terbaik melibatkan produk dan penyelesaian yang agak khusus, kadangkala dikenali sebagai "sesuai untuk tujuan", tetapi penyelesaian ini selalunya mahal dan tidak fleksibel. Untuk menangani isu ini dan isu lain, pengguna hari ini memilih reka bentuk yang lebih moden dan terbuka yang boleh berhubung dengan pelbagai sistem lain, sangat fleksibel dan mempunyai banyak ruang untuk berkembang.
Untuk jenis sistem HVAC yang kerap diautomatikkan oleh syarikat kami, kami mendapati platform pengawal PLC terbuka yang serasi dengan Arduino ini berkebolehan dan mempunyai nilai yang sangat baik. Kami boleh menggunakan bahasa dan kaedah pengaturcaraan moden untuk menyampaikan kawalan lanjutan, sambil menyambung ke semua jenis peranti medan menggunakan modul I/O dan isyarat yang terbukti.
Walaupun pengalaman kami dengan platform ini setakat ini hanya dengan sistem HVAC, kami yakin kelebihannya juga penting untuk jenis aplikasi komersial dan perindustrian yang lain.
Semua angka ihsan AutomationDirect dan pengarang
Ciri ini pada asalnya muncul dalam
majalah InTech edisi April .
