تجد شركة HVAC التي تبحث عن مزايا حديثة للتحكم في الماكينة أن جهاز التحكم PLC المفتوح المتوافق مع Arduino هو الحل.
مثل العديد من صانعي وهواة العصر الحديث ، لطالما ألهمتني إمكانيات الحوسبة عالية التقنية والأتمتة. على الرغم من أن تاريخ عملي قد جعلني متأصلًا في الاحتياجات العملية لأنظمة التحكم التجارية والصناعية ، إلا أنني كنت أبحث عن كيفية دمج أجهزة أكثر قدرة وانفتاحًا في التطبيقات الصناعية.
قادني حبي للخدمة الميدانية العملية إلى بدء تشغيل Bicknell للتدفئة والتبريد في منطقة سينسيناتي. نحن ندعم جميع أنواع العملاء باحتياجات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) باستخدام المنتجات التقليدية في الغالب. توضح هذه المقالة كيف استخدمنا متحكمات Arduino الصناعية الحديثة لتشغيل معالجات الهواء والمبردات وأنظمة الماء الساخن والمزيد.
العديد من الميكروكونترولر
هناك العديد من أنواع المتحكمات الدقيقة المخصصة المستخدمة لتشغيل المعدات ، وهناك أيضًا مجموعة متنوعة من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs). كل هذه تعمل بشكل جيد ، لكنها تفتقر إلى انفتاح أدوات التحكم للأغراض العامة اليوم. عندما يتعلق الأمر بوحدات التحكم "المفتوحة" هذه ، فهناك العديد من الخيارات للميكروكونترولر من فئة المستهلك والهواة ، وبعضها "صناعي" بشكل معتدل.
لقد جربت عدة أنواع من وحدات التحكم الدقيقة في العديد من المشاريع الشخصية ، مثل تحديث عناصر التحكم على قاربي. كانت المرونة جيدة ، وكان بإمكاني استخدام لغات البرمجة والطرق الحديثة مثل C ++ و "اسكتشات" ، وكانت تكاليف المواد في حدها الأدنى.
من المهم بشكل خاص لتطبيقات اليوم القدرة على توصيل الأجهزة المحمولة أو المستعرض بوحدات التحكم الدقيقة للوصول إلى البيانات من أجل التصور والتحليل. أحد الخيارات هو استضافة صفحات الويب مباشرة على وحدة التحكم. آخر هو استخدام برنامج خارجي يعمل على جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول للوصول إلى بيانات وحدة التحكم الدقيقة ، ثم عرضها والعمل عليها حسب الحاجة. لقد حققت نجاحًا جيدًا باستخدام بيئة تطوير التطبيقات السريعة عبر منصة Xojo للقيام بذلك.
ومع ذلك ، حتى مع الأخذ في الاعتبار الفوائد العديدة للميكروكونترولر ، كنت أعلم أن متانتها مشكوك فيها ، وقد يكون من الصعب توصيلها بمستويات الجهد النموذجي والإشارة الحالية المستخدمة مع الأدوات الصناعية القياسية. لم أجد أي شيء يقنعني بأن هذه الأنواع من وحدات التحكم ستكون مناسبة للتطبيقات الصناعية.
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
كان فريقنا على دراية كبيرة باستخدام منصات التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المتاحة تجاريًا والمملوكة ، والتي يمكن الاعتماد عليها ولكنها قد تكون باهظة الثمن ومتخصصة إلى حد ما. لدينا أيضًا قدرًا جيدًا من الخبرة مع PLCs التقليدية ، والتي يمكن بالتأكيد استخدامها لتطبيقات التحكم في HVAC. ومع ذلك ، بعد التحقق من إمكانات خط إنتاج وحدة التحكم PLC المفتوحة المستهدفة من AutomationDirect ، كنا واثقين من أن هذه المنصة المتوافقة مع Arduino ستتمتع بالمرونة المفتوحة التي أردناها جنبًا إلى جنب مع الخصائص القوية لأنظمة PLC المعمول بها.
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.
All logic was developed to run within the selected open PLC controllers. The controller logic was well suited for us to create our own temperature control algorithms, including a weather reset functionality that allows the system to adapt to the exterior climate. In many ways, the control results were better than what we had experienced with other common but dedicated off-the-shelf microcontrollers.
A PC running Visual Basic–like Xojo provided a supervisory front end so operators could visualize system function and adjust set points.
تم تشغيل النظام بسرعة ، ولأن الموقع كان مدرسة تشغيل ، كان من الضروري إجراء عمليات القطع النهائية إلى حد كبير خلال ساعات الراحة. لقد وجدنا أن عمليات الخروج من الإدخال / الإخراج كانت مباشرة ، تمامًا كما لو كانت بالنسبة لـ PLC.
يعمل نظام التحكم بشكل موثوق ؛ هناك الكثير من القدرة على التوسع ؛ وقد وجد موظفو المدرسة أن النظام سهل الاستخدام. نحن الآن نستخدم النظام للتصور والتحكم في الموقع. في المستقبل ، يمكننا إضافة المزيد من الأنظمة الخاضعة للرقابة وحتى توسيع قدرات التشغيل. حاليًا ، يتم الوصول عن بُعد باستخدام Google Desktop. يعمل هذا بشكل جيد للغاية ، ولكن إضافة الوصول عن بعد مباشرة إلى منصة التحكم كان من السهل أيضًا. تتطلب أي جهود للوصول عن بُعد دراسة متأنية للأمن السيبراني.
المرونة الحديثة والمتانة التقليدية
في بعض الأحيان ، تتضمن أفضل إجابة هندسية للأتمتة منتجات وحلول مخصصة نسبيًا ، تُعرف أحيانًا باسم "مناسبة للغرض" ، ولكن هذه الحلول غالبًا ما تكون باهظة الثمن وغير مرنة. لمعالجة هذه المشكلات وغيرها ، يفضل مستخدمو اليوم تصميمات أكثر حداثة وانفتاحًا يمكنها الاتصال بمجموعة متنوعة من الأنظمة الأخرى ، وتكون مرنة بشكل استثنائي ، ولديها مساحة كبيرة للنمو.
بالنسبة لأنواع أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) التي تقوم شركتنا بأتمتها بشكل منتظم ، وجدنا أن منصة التحكم PLC المفتوحة والمتوافقة مع Arduino تتمتع بالقدرة والقيمة الممتازة. يمكننا استخدام لغات وأساليب البرمجة الحديثة لتقديم تحكم متقدم ، مع الاتصال بجميع أنواع الأجهزة الميدانية باستخدام وحدات إدخال / إخراج مثبتة وإشارات.
على الرغم من أن تجربتنا مع هذه المنصة حتى الآن كانت فقط مع أنظمة HVAC ، إلا أننا على ثقة من أن مزاياها ستكون مهمة أيضًا لأنواع أخرى من التطبيقات التجارية والصناعية.
جميع الأرقام مقدمة من AutomationDirect والمؤلف
ظهرت هذه الميزة في الأصل في
عدد أبريل من مجلة InTech .
