Node-RED Raspberry Pi Sistemlərində Temperatur Nəzarətini Necə Sadələşdirir

Aşağı-kod idarəetmə sənaye avtomatlaşdırmasına daha da yaxınlaşır

Aşağı-kod mühəndislik platformaları texniklər və avtomatlaşdırma mühəndislərinin kiçik idarəetmə layihələrinə yanaşmasını davamlı olaraq dəyişdirir. Əvvəllər geniş skript yazma tələb edən işlər indi Node-RED kimi qrafik proqramlaşdırma mühitləri vasitəsilə həyata keçirilə bilər.

Bu layihədə Raspberry Pi və DS18B20 temperatur sensoru kompakt temperatur idarəedicisinin əsasını təşkil edir. Quraşdırma göstərir ki, müasir aşağı-kod alətləri DIY inkişafı ilə praktik sənaye avtomatlaşdırma anlayışları arasında körpü yarada bilər.

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

Niyə temperatur idarəetməsi fundamental mühəndislik təcrübəsi olaraq qalır

Temperatur tənzimlənməsi mühəndisləri sensor əldə etmə, rəqəmsal çıxışlar və idarəetmə məntiqi kimi əsas avtomatlaşdırma anlayışları ilə tanış edir. Sadə layihələr belə geribildirim şərtlərinin avadanlıq davranışına real vaxtda necə təsir etdiyini göstərir.

Layihədə Raspberry Pi idarəedicisi, DS18B20 rəqəmsal sensor və Node-RED proqramlaşdırma mühiti istifadə olunur. Bu kombinasiyaya inkişaf mürəkkəbliyini azaldır və eyni zamanda əsas idarəetmə prosesinə görünürlük təmin edir.

Şəkil 2. Kompakt sensor naqilləmə sxemləri ətraf mühitin monitorinqi sistemləri üçün sürətli prototipləşdirməyə imkan verir.

Rəqəmsal sensorlar inteqrasiya mürəkkəbliyini azaldır

DS18B20-nin üstünlükləri

Ənənəvi temperatur cihazları, məsələn RTD-lər və termokuplar, tez-tez əlavə siqnal emalı avadanlığı tələb edir. DS18B20 1-Wire protokolu vasitəsilə rəqəmsal ünsiyyət qurduğu üçün inteqrasiyanı sadələşdirir.

Tək bir siqnal xətti eyni rabitə xəttində bir neçə sensoru dəstəkləyir. Bu arxitektura naqilləmə sıxlığını azaldır və paylanmış sensor tətbiqləri üçün dizaynı cəlbedici edir.

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

Sensorun naqillənməsi və GPIO bağlantıları

Sensor 4.7 kΩ-luq pull-up rezistoru istifadə edən sadə bir naqilləmə düzülüşü tələb edir. Güc və torpaq birbaşa Raspberry Pi-yə qoşulur, siqnal xətti isə GPIO giriş pininə yönəldilir.

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

Şəkil 3. Düzgün pull-up rezistorun yerləşdirilməsi 1-Wire rabitəsinin sabitliyini təmin edir.

Node-RED İdarəetmə Məntiqini Vizual İş Axınına Çevirir

İş Vaxtı Mühitinin Qurulması

Node-RED Linux əsaslı yerləşdirilmiş sistemlərlə əlaqəli proqramlaşdırma maneələrinin çoxunu aradan qaldırır. Brauzer əsaslı interfeysi istifadəçilərə sürüklə və burax funksional bloklardan istifadə edərək məntiq axınları yaratmağa imkan verir.

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

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

Canlı Temperatur Məlumatlarının Oxunması

İlk proqramlaşdırma addımı DS18B20 düyününün axına əlavə olunması və hədəf sensorun təyin edilməsidir. Sonra debug düyünü doğrulama və problemlərin aradan qaldırılması üçün canlı temperatur dəyərlərini göstərir.

Dövrü skan vaxtı da diqqətlə tənzimlənməlidir. Çox yüksək sorğu tezlikləri yerləşdirilmiş avadanlıqda prosessor istifadəsini lazımsız artırır.

Şəkil 5. Debug düyünləri işə salma zamanı sensor məlumatlarına dərhal görünürlük təmin edir.

Temperatur Məntiqinin Yaradılması

Çıxış İdarəsi üçün Açar Şərtlərindən İstifadə

Açar düyün tətbiq üçün qərar mühərriki kimi fəaliyyət göstərir. Ölçülən temperatur təyin olunmuş eşikdən yuxarı olduqda, məntiq yükü çıxış yoluna yönəldir.

İkinci şərt, təyin olunmuş nöqtədən aşağı temperaturları idarə edir və soyutma baş verdikdə çıxışın düzgün sıfırlanmasını təmin edir.

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

GPIO Çıxışlarının İdarə Edilməsi

GPIO çıxış düyünləri ikili dəyərlər tələb edir, buna görə də dəyişiklik düyünləri məntiq nəticəsini ya 1, ya da 0-a çevirir. Bu dəyərlər sonra seçilmiş Raspberry Pi çıxış pinini idarə edir.

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

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

Qoşulduqdan sonra, çıxış nodu ölçülən temperatur təyin olunmuş həddi keçdikdə GPIO pinini enerji ilə təmin edir. Sistem temperatur limitdən aşağı düşdükdə çıxışı aşağı vəziyyətə qaytarır.

Şəkil 8. Tam iş axını sensorlama, qərar məntiqi və fiziki çıxış nəzarətini birləşdirir.

Özün Yarat Prototipindən Sənaye Kənar Nəzarətinə

Layihə qəsdən sadə saxlanılır, lakin sənaye avtomatlaşdırmasındakı daha geniş hərəkəti əks etdirir. Aşağı kodlu mühitlər kənar qapılar, IIoT sistemləri və paylanmış monitorinq tətbiqlərində getdikcə daha çox görünür.

Mühəndislər platformanı panellər, bulud verilənlər bazaları, siqnal idarəetməsi və ya tarixçə əlaqəsi ilə genişləndirə bilərlər. Əlavə filtrasiya məntiqi qısa dövrü azalda və əməliyyat sabitliyini yaxşılaşdıra bilər.

Şəkil 9. Panel vizuallaşdırması operator görünürlüğünü və uzaqdan monitorinq imkanını artırır.

Node-RED-in Avtomatlaşdırmadakı Həqiqi Əhəmiyyəti

Node-RED-in əhəmiyyəti yalnız hobbi layihələri ilə məhdudlaşmır. Onun vizual arxitekturası əməliyyat texnologiyası ilə proqram təminatı ilə idarə olunan avtomatlaşdırma arasındakı baryeri azaldır.

İstehsalçılar kənar hesablama və IIoT infrastrukturunu qəbul etdikcə, aşağı kodlu inkişaf alətləri ənənəvi PLC və DCS mühitlərinin standart yoldaşları ola bilər. Bu gün avtomatlaşdırmaya daxil olan mühəndislər üçün bu hibrid platformaları başa düşmək getdikcə daha dəyərli olur.

Praktik mənada, bu temperatur tənzimləyicisi funksional avtomatlaşdırmanın nə qədər sürətlə tətbiq oluna biləcəyini göstərir. Əvvəllər xüsusi proqram təminatı və uzun inkişaf dövrləri tələb edən şeylər indi dəqiqələr ərzində vizual olaraq yığılır.

Müəllif: Daniel Mercer | Baş Sənaye Sistemləri Mətbuatçısı | Daniel sənaye nəzarət platformaları, gömülü avtomatlaşdırma və kənar hesablama sistemləri üzrə 14 illik təcrübəyə malikdir. Onun təcrübəsi Siemens, Emerson DeltaV, Honeywell proses sistemləri və Beckhoff Avtomatlaşdırma arxitekturalarını əhatə edən sahə inteqrasiya layihələrini əhatə edir.