Modern makine kontrolü avantajları arayan bir HVAC şirketi, çözümün Arduino uyumlu bir açık PLC denetleyicisi olduğunu buluyor.
Birçok modern zaman yaratıcısı ve meraklısı gibi ben de her zaman yüksek teknoloji bilgi işlem ve otomasyonun olanaklarından ilham almışımdır. İş geçmişim beni ticari ve endüstriyel kontrol sistemlerinin pratik gereksinimlerinde sağlamlaştırmış olsa da, daha yetenekli ve açık cihazları endüstriyel uygulamalarla nasıl birleştireceğimi araştırıyordum.
Uygulamalı saha hizmeti sevgim beni Cincinnati bölgesinde Bicknell Heating & Cooling'i başlatmaya yöneltti. Çoğunlukla geleneksel ürünleri kullanarak ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) ihtiyaçları olan her tür müşteriyi destekliyoruz. Bu makale, klima santrallerini, soğutucuları, sıcak su sistemlerini ve daha fazlasını çalıştırmak için modern endüstriyel Arduino mikrodenetleyicilerini nasıl kullandığımızı açıklamaktadır.
Çok sayıda mikrodenetleyici
Ekipmanı çalıştırmak için kullanılan birçok özel mikrodenetleyici türü vardır ve ayrıca çeşitli programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC'ler) vardır. Bunların hepsi iyi çalışıyor, ancak günümüzün genel amaçlı denetleyicilerinin açıklığından yoksunlar. Bu "açık" denetleyiciler söz konusu olduğunda, tüketici ve hobi sınıfı mikro denetleyiciler için pek çok seçenek vardır ve hatta bazıları biraz "sanayileşmiştir".
Teknemdeki kontrolleri modernize etmek gibi çeşitli kişisel projelerde birkaç tür mikrodenetleyici denedim. Esneklik iyiydi ve C++ ve "skeçler" gibi modern programlama dillerini ve yöntemlerini kullanabiliyordum ve malzeme maliyetleri minimum düzeydeydi.
Günümüz uygulamaları için özellikle önemli olan, görselleştirme ve analiz için verilere erişmek üzere mobil cihazları veya bir tarayıcıyı mikrodenetleyicilere bağlama yeteneğidir. Bir seçenek, web sayfalarını doğrudan denetleyicide barındırmaktır. Bir diğeri, mikrodenetleyici verilerine erişmek için bir PC veya mobil cihazda çalışan harici yazılımı kullanmak ve ardından gerektiğinde görüntülemek ve üzerinde işlem yapmaktır. Bunu yapmak için Xojo platformlar arası hızlı uygulama geliştirme ortamını kullanarak iyi bir başarı elde ettim.
Bununla birlikte, mikrodenetleyicilerin pek çok faydasını göz önünde bulundursam bile, dayanıklılıklarının şüpheli olduğunu biliyordum ve onları standart endüstriyel cihazlarda kullanılan tipik voltaj ve akım sinyal seviyelerine bağlamanın sorunlu olabileceğini biliyordum. Bulduğum hiçbir şey beni bu tür kontrolörlerin endüstriyel uygulamalar için uygun olacağına ikna etmedi.
Zor bir açık denetleyici bulma
Daha fazla araştırmadan sonra, ekibim ve ben bir endüstriyel otomasyon satıcısının Arduino uyumlu bir denetleyici geliştirdiğini ve bunu PLC I/O, iletişim ve diğer modüllerle uyumlu bir form faktöründe paketlediğini keşfettik (Şekil 1). Açık kaynaklı Arduino Yazılımı, kod yazmayı ve uyumlu bir bilgisayar kartına yüklemeyi kolaylaştırır.
AutomationDirect'in bu çözümüyle, benim gibi kullanıcılar modern programlama yöntemlerinden yararlanabilir ve kontrolörle birlikte verilen özel bir grafik programlama dilini kullanabilir. Tipik endüstriyel sinyaller ve kanıtlanmış modüller kullanarak fiziksel sensörleri ve kontrollü cihazları bağlayabilir ve hatta başka amaçlar için birçok özel Arduino "kalkan" modülünden en iyi şekilde yararlanabiliriz.
Açık bina otomasyon sistemi oluşturma
Ekibimiz, güvenilir ancak pahalı ve biraz fazla uzmanlaşmış olabilen, ticari olarak temin edilebilen, tescilli HVAC kontrol platformlarını kullanmaya zaten çok aşinaydı. HVAC kontrol uygulamaları için kesinlikle kullanılabilen geleneksel PLC'ler konusunda da oldukça fazla deneyime sahibiz. Ancak, AutomationDirect'in hedeflenen açık PLC denetleyici ürün hattının yeteneklerini araştırdıktan sonra, bu Arduino uyumlu platformun, yerleşik PLC sistemlerinin sağlam özellikleriyle birlikte istediğimiz açık esnekliğe sahip olacağından emindik.
İlk projemiz yakındaki bir okulun HVAC sistemini yeniden otomatik hale getirmekti. HVAC projelerinin sıcaklık, nem, basınç, hava akışı ve daha fazlası için birçok sensör türünü izlemesi gerekir. Ayrıca solenoidler ve valfler gibi cihazları da kontrol etmeleri gerekir. Bazı yerlerde, fan ve pompa kontrolü için değişken hızlı sürücülere ihtiyaç duyulmuştur (Şekil 2). Çeşitli kontrol panellerine ihtiyaç vardı ve ekip, tasarım, satın alma ve imalat çalışmalarını hızlandırarak gerekli tüm cihaz türlerini tek bir tedarikçiden temin edebildi.
Bu proje için aşağıdaki ekipman ve paket sistemleri otomatikleştirdik (Şekil 3):
15 hava işleyici (bunlar ısıtma ve/veya soğutma serpantinli besleme fanlarıdır)
bir soğutma grubu
iki buhar kazanı
dört sıcak su kazanı
birkaç su besleme pompası.
Tüm mantık, seçilen açık PLC kontrolörlerinde çalışacak şekilde geliştirilmiştir. Denetleyici mantığı, sistemin dış iklime uyum sağlamasına olanak tanıyan bir hava durumunu sıfırlama işlevi de dahil olmak üzere kendi sıcaklık kontrol algoritmalarımızı oluşturmamız için çok uygundu. Birçok yönden kontrol sonuçları, diğer yaygın ancak kullanıma hazır mikro denetleyicilerle deneyimlediklerimizden daha iyiydi.
Visual Basic benzeri Xojo çalıştıran bir bilgisayar, denetleyici bir ön uç sağladı, böylece operatörler sistem işlevini görselleştirebilir ve ayar noktalarını ayarlayabilir.
Sistem hızla devreye alındı ve saha bir okul olduğu için son kesintilerin büyük ölçüde mesai saatleri dışında yapılması gerekiyordu. G/Ç kontrollerinin tıpkı bir PLC için olduğu gibi basit olduğunu gördük.
Kontrol sistemi güvenilir bir şekilde çalıştı; genişletilecek çok fazla kapasite var; ve okul personeli sistemin kullanımını kolay bulmuşlardır. Artık yerinde görselleştirme ve kontrol için sistemi kullanıyoruz. Gelecekte, daha fazla kontrollü sistem ekleyebilir ve hatta işletim kapasitelerini genişletebiliriz. Şu anda, uzaktan erişim Google Desktop kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu son derece iyi çalışıyor, ancak doğrudan kontrol platformuna uzaktan erişim eklemek de kolay olurdu. Herhangi bir uzaktan erişim çabası, siber güvenliğin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.
Modern esneklik, geleneksel sağlamlık
Bazen en iyi otomasyon mühendisliği yanıtı, nispeten özel, bazen "amaca uygun" olarak bilinen ürünleri ve çözümleri içerir, ancak bu çözümler genellikle pahalı ve esnek değildir. Bu ve diğer sorunları ele almak için günümüzün kullanıcıları, çeşitli diğer sistemlerle bağlantı kurabilen, son derece esnek ve büyümek için bolca alana sahip daha modern ve açık tasarımları tercih ediyor.
Şirketimizin düzenli olarak otomatikleştirdiği HVAC sistemleri türleri için, bu Arduino uyumlu açık PLC denetleyici platformunu yetenekli ve mükemmel bir değer olarak bulduk. Kanıtlanmış I/O modülleri ve sinyalizasyon kullanarak her türlü saha cihazına bağlanırken gelişmiş kontrol sağlamak için modern programlama dillerini ve yöntemlerini kullanabiliriz.
Bugüne kadar bu platformla ilgili deneyimlerimiz yalnızca HVAC sistemleriyle ilgili olsa da, avantajlarının diğer ticari ve endüstriyel uygulamalar için de önemli olacağından eminiz.
Tüm rakamlar AutomationDirect'e ve yazara aittir.
Bu özellik ilk olarak
InTech dergisinin Nisan sayısında yayınlandı .
