Node-RED Raspberry Pi sistemlərində temperatur nəzarətini necə sadələşdirir

Low-code idarəetmə sənaye avtomatlaşdırmasına daha da yaxınlaşır

Low-code mühəndislik platformaları texniklərin və avtomatlaşdırma mühəndislərinin kiçik idarəetmə layihələrinə yanaşma tərzini dəyişməyə davam edir. Əvvəllər geniş skriptləşdirmə tələb edən proseslər indi Node-RED kimi qrafik proqramlaşdırma mühitləri vasitəsilə tətbiq oluna bilər.

Bu layihədə Raspberry Pi və DS18B20 temperatur sensoru kompakt temperatur kontrollerinin əsasını təşkil edir. Bu quraşdırma müasir low-code alətlərinin DIY işlənib hazırlanmasını praktiki sənaye avtomatlaşdırması anlayışları ilə necə birləşdirə bildiyini nümayiş etdirir.

Şəkil 1. Raspberry Pi aparat platformaları yüngül avtomatlaşdırma və monitorinq tapşırıqlarını getdikcə daha çox dəstəkləyir.

Temperatur idarəetməsi niyə mühəndislik üzrə fundamental məşq olaraq qalır

Temperaturun tənzimlənməsi mühəndisləri sensor məlumatlarının toplanması, rəqəmsal çıxışlar və idarəetmə məntiqi daxil olmaqla əsas avtomatlaşdırma anlayışları ilə tanış edir. Hətta sadə layihələr də əks-əlaqə şərtlərinin avadanlığın davranışına real vaxtda necə təsir etdiyini göstərir.

Layihədə Raspberry Pi kontrolleri, DS18B20 rəqəmsal sensoru və Node-RED proqramlaşdırma mühiti istifadə olunur. Bu kombinasiya əsas idarəetmə prosesinin görünməsini qoruyaraq işlənib hazırlanma mürəkkəbliyini azaldır.

Şəkil 2. Kompakt sensor naqil sxemləri ətraf mühitin monitorinq sistemlərinin sürətli prototipləşdirilməsinə imkan verir.

Rəqəmsal sensorlar inteqrasiyanın mürəkkəbliyini azaldır

DS18B20-nin üstünlüyü

RTD-lər və termocütlər kimi ənənəvi temperatur cihazları çox vaxt əlavə siqnal emalı avadanlığı tələb edir. DS18B20 inteqrasiyanı sadələşdirir, çünki o, 1-Wire protokolu vasitəsilə rəqəmsal əlaqə yaradır.

Tək siqnal naqili eyni kommunikasiya xəttində bir neçə sensoru dəstəkləyir. Bu arxitektura naqillərin sıxlığını azaldır və dizaynı paylanmış sensor tətbiqləri üçün cəlbedici edir.

Paylanmış idarəetmə platformaları ilə işləyən mühəndislər üçün miqyaslana bilən sensor inteqrasiyası müasir dövrdə DCS idarəetmə sistemləri və kənar avtomatlaşdırma mühitləri.

Sensor naqilləri və GPIO qoşulmaları

Sensor 4,7 kΩ-luq pull-up rezistorundan istifadə edən sadə naqil qoşulması tələb edir. Qidalanma və torpaq Raspberry Pi-yə birbaşa qoşulur, siqnal xətti isə GPIO giriş pininə yönləndirilir.

Bir neçə sensor eyni giriş xəttini paylaşa bilər ki, bu da məhdud I/O resursları olan yığcam sistemlər üçün konfiqurasiyanı səmərəli edir.

Şəkil 3. Pull-up rezistorunun düzgün yerləşdirilməsi sabit 1-Wire rabitə performansını təmin edir.

Node-RED idarəetmə məntiqini vizual iş axınına çevirir

İşləmə mühitinin qurulması

Node-RED Linux əsaslı daxili sistemlərlə əlaqəli proqramlaşdırma maneələrinin böyük hissəsini aradan qaldırır. Brauzer əsaslı interfeys istifadəçilərə sürüklə-burax funksional bloklarından istifadə edərək məntiq axınları qurmağa imkan verir.

Quraşdırmadan sonra əlavə paketlər DS18B20 sensoru və Raspberry Pi GPIO aparatı ilə əlaqəni təmin edir. İnterfeys yerli olaraq standart Node-RED işləmə mühiti ünvanı vasitəsilə əlçatan olur.

Şəkil 4. Node-RED ənənəvi skript yazmanı vizual proqramlaşdırma blokları və canlı diaqnostika ilə əvəz edir.

Canlı temperatur məlumatlarının oxunması

İlk proqramlaşdırma addımı DS18B20 qovşağını axına əlavə etmək və hədəf sensoru təyin etməkdir. Daha sonra debug qovşağı yoxlama və nasazlıqların aradan qaldırılması üçün canlı temperatur dəyərlərini göstərir.

Periodik skanlama vaxtı da diqqətlə konfiqurasiya edilməlidir. Həddindən artıq sorğulama tezliyi daxili aparatlarda prosessor istifadəsini lazımsız yerə artıra bilər.

Şəkil 5. debug qovşaqları sazlama zamanı sensor məlumatlarını dərhal görməyə imkan verir.

Temperatur məntiqinin yaradılması

Çıxışa nəzarət üçün switch şərtlərindən istifadə

switch qovşağı tətbiq üçün qərarvermə mühərriki kimi fəaliyyət göstərir. Ölçülmüş temperatur konfiqurasiya edilmiş eşiyi keçdikdə, məntiq yükü çıxış yoluna yönləndirir.

İkinci şərt təyin olunmuş nöqtədən aşağı temperaturları nəzərə alır və soyutma baş verdikdə çıxışın düzgün şəkildə sıfırlanmasını təmin edir.

Şəkil 6. Eşik məntiqi sadə, lakin effektiv qapalı dövrəli idarəetmə reaksiyası yaradır.

GPIO çıxışlarının idarə edilməsi

GPIO çıxış qovşaqları ikilik dəyərlər tələb edir, buna görə də change qovşaqları məntiq nəticəsini 1 və ya 0-a çevirir. Bu dəyərlər daha sonra seçilmiş Raspberry Pi çıxış pinini idarə edir.

Bu yanaşma modul daxil olmaqla, daha böyük PLC mühitlərində istifadə olunan məntiq strukturunu əks etdirir PLC və PAC sistemləri istehsal müəssisələrində geniş şəkildə tətbiq olunur.

Şəkil 7. Yükün çevrilməsi məntiq funksiyaları ilə fiziki çıxışlar arasında uyğunluğu təmin edir.

Qoşulduqdan sonra ölçülmüş temperatur konfiqurasiya edilmiş həddi keçdikdə çıxış qovşağı GPIO pinini aktivləşdirir. Temperatur həddən aşağı düşdükdən sonra sistem çıxışı aşağı vəziyyətə qaytarır.

Şəkil 8. Tam iş axını sensorlaşdırmanı, qərar məntiqini və fiziki çıxışın idarə edilməsini birləşdirir.

DIY prototipdən sənaye kənar idarəetməsinə

Layihə qəsdən sadə saxlanılıb, lakin sənaye avtomatlaşdırmasında daha geniş bir tendensiyanı əks etdirir. Aşağı kodlu mühitlər kənar şlüzlərdə, IIoT sistemlərində və paylanmış monitorinq tətbiqlərində getdikcə daha çox istifadə olunur.

Mühəndislər platformanı idarəetmə panelləri, bulud verilənlər bazaları, həyəcan siqnallarının idarə edilməsi və ya tarixçə məlumatlarına çıxışla genişləndirə bilərlər. Əlavə filtrləmə məntiqi həmçinin tez-tez işə düşüb-sönməni azalda və əməliyyat sabitliyini yaxşılaşdıra bilər.

Şəkil 9. İdarəetmə panelinin vizuallaşdırılması operatorun məlumatlılığını və uzaqdan monitorinq imkanını artırır.

Node-RED-in avtomatlaşdırmada əsl əhəmiyyəti

Node-RED-in əhəmiyyəti həvəskar layihələrindən daha genişdir. Onun vizual arxitekturası əməliyyat texnologiyası ilə proqram təminatı əsaslı avtomatlaşdırma arasındakı maneəni azaldır.

İstehsalçılar kənar hesablama və IIoT infrastrukturunu tətbiq etməyə davam etdikcə, aşağı kodlu işlənmə alətləri ənənəvi PLC və DCS mühitlərinin standart tamamlayıcılarına çevrilə bilər. Bu gün avtomatlaşdırma sahəsinə daxil olan mühəndislər üçün bu hibrid platformaları anlamaq getdikcə daha dəyərli olur.

Praktik baxımdan, bu temperatur nəzarətçisi funksional avtomatlaşdırmanın indi nə qədər sürətlə tətbiq oluna bildiyini nümayiş etdirir. Əvvəllər xüsusi proqram təminatı və uzunmüddətli işlənmə dövrləri tələb edən işlər indi bir neçə dəqiqə ərzində vizual şəkildə yığıla bilər.

Müəllif: Daniel Mercer | Sənaye sistemləri üzrə baş müxbir | Daniel sənaye idarəetmə platformaları, quraşdırılmış avtomatlaşdırma və kənar hesablama sistemləri üzrə 14 illik təcrübəyə malikdir. Onun təcrübəsinə Siemens, Emerson DeltaV, Honeywell proses sistemləri və Beckhoff Automation arxitekturalarını əhatə edən sahə inteqrasiyası layihələri daxildir.