Node-RED Raspberry Pi tizimlarida haroratni boshqarishni qanday soddalashtiradi

Low-code boshqaruv sanoat avtomatlashtirishiga yanada yaqinlashmoqda

Low-code muhandislik platformalari texnik mutaxassislar va avtomatlashtirish muhandislarining kichik boshqaruv loyihalariga yondashuvini o‘zgartirishda davom etmoqda. Ilgari keng ko‘lamli skript yozishni talab qilgan ishlarni endi Node-RED kabi grafik dasturlash muhitlari orqali joriy etish mumkin.

Ushbu loyihada Raspberry Pi va DS18B20 harorat sensori ixcham harorat boshqaruvchisining asosini tashkil etadi. Ushbu sozlama zamonaviy low-code vositalari DIY ishlab chiqish va amaliy sanoat avtomatlashtirish tushunchalari o‘rtasida qanday ko‘prik bo‘la olishini ko‘rsatadi.

1-rasm. Raspberry Pi apparat platformalari yengil avtomatlashtirish va monitoring vazifalarini tobora ko‘proq qo‘llab-quvvatlamoqda.

Nima uchun haroratni boshqarish muhandislikning fundamental mashqi bo‘lib qolmoqda

Haroratni tartibga solish muhandislarni sensor ma’lumotlarini olish, raqamli chiqishlar va boshqaruv mantiqi kabi avtomatlashtirishning asosiy tushunchalari bilan tanishtiradi. Hatto oddiy loyihalar ham teskari aloqa shartlari uskuna xatti-harakatiga real vaqt rejimida qanday ta’sir qilishini ko‘rsatadi.

Loyihada Raspberry Pi boshqaruvchisi, DS18B20 raqamli sensori va Node-RED dasturlash muhiti ishlatiladi. Bu kombinatsiya asosiy boshqaruv jarayonining ko‘rinishini saqlagan holda ishlab chiqish murakkabligini kamaytiradi.

2-rasm. Ixcham sensor simi sxemalari atrof-muhit monitoringi tizimlarini tezkor prototiplash imkonini beradi.

Raqamli sensorlar integratsiya murakkabligini kamaytiradi

DS18B20’ning afzalligi

RTD va termopara kabi an’anaviy harorat qurilmalari ko‘pincha qo‘shimcha signalni qayta ishlash apparatlarini talab qiladi. DS18B20 integratsiyani soddalashtiradi, chunki u 1-Wire protokoli orqali raqamli aloqa qiladi.

Bitta signal simi bir xil aloqa liniyasida bir nechta sensorni qo‘llab-quvvatlaydi. Ushbu arxitektura simlar zichligini kamaytiradi va loyihani taqsimlangan sezish ilovalari uchun jozibador qiladi.

Taqsimlangan boshqaruv platformalari bilan ishlaydigan muhandislar uchun masshtablanuvchi sensor integratsiyasi zamonaviy DCS boshqaruv tizimlari va chekka avtomatlashtirish muhitlari.

Sensor simlari va GPIO ulanishlari

Sensor 4,7 kΩ tortuvchi rezistordan foydalanadigan oddiy ulanish sxemasini talab qiladi. Quvvat va yer simi to‘g‘ridan-to‘g‘ri Raspberry Pi’ga ulanadi, signal liniyasi esa GPIO kirish piniga yo‘naltiriladi.

Bir nechta sensor bir xil kirish liniyasidan foydalanishi mumkin, bu esa kiritish-chiqarish resurslari cheklangan ixcham tizimlar uchun konfiguratsiyani samarali qiladi.

3-rasm. Pull-up rezistorining to‘g‘ri joylashtirilishi 1-Wire aloqasining barqaror ishlashini ta’minlaydi.

Node-RED boshqaruv mantiqini vizual ish jarayoniga aylantiradi

Ish muhiti qurilmasini yaratish

Node-RED Linux asosidagi o‘rnatilgan tizimlarda dasturlash bilan bog‘liq ko‘plab to‘siqlarni bartaraf etadi. Uning brauzerga asoslangan interfeysi foydalanuvchilarga sudrab olib qo‘yish orqali funksional bloklardan mantiqiy oqimlar yaratish imkonini beradi.

O‘rnatilgandan so‘ng, qo‘shimcha paketlar DS18B20 sensori va Raspberry Pi GPIO qurilmasi bilan aloqa qilish imkonini beradi. Interfeysga mahalliy ravishda standart Node-RED ish muhiti manzili orqali kirish mumkin bo‘ladi.

4-rasm. Node-RED an’anaviy skript yozishni vizual dasturlash bloklari va real vaqt diagnostikasi bilan almashtiradi.

Harorat ma’lumotlarini real vaqt rejimida o‘qish

Dasturlashning birinchi bosqichi DS18B20 tugunini oqimga qo‘shish va maqsadli sensorni belgilashdan iborat. So‘ngra debug tuguni tekshirish va nosozliklarni bartaraf etish uchun joriy harorat qiymatlarini ko‘rsatadi.

Davriy skanerlash vaqtini ham ehtiyotkorlik bilan sozlash kerak. Haddan tashqari yuqori so‘rov chastotasi o‘rnatilgan qurilma protsessoridan keraksiz foydalanishni oshirishi mumkin.

5-rasm. Debug tugunlari ishga tushirish vaqtida sensor ma’lumotlarini darhol ko‘rish imkonini beradi.

Harorat mantiqini yaratish

Chiqishni boshqarish uchun Switch shartlaridan foydalanish

Switch tuguni dastur uchun qaror qabul qilish mexanizmi vazifasini bajaradi. O‘lchangan harorat sozlangan chegaradan oshganda, mantiq ma’lumotlar paketini chiqish yo‘liga yo‘naltiradi.

Ikkinchi shart belgilangan nuqtadan past haroratlarni qayta ishlaydi va sovish yuz berganda chiqishning to‘g‘ri tiklanishini ta’minlaydi.

6-rasm. Chegaraviy mantiq oddiy, ammo samarali yopiq konturli boshqaruv javobini yaratadi.

GPIO chiqishlarini boshqarish

GPIO chiqish tugunlari ikkilik qiymatlarni talab qiladi, shuning uchun change tugunlari mantiqiy natijani 1 yoki 0 ga aylantiradi. So‘ngra bu qiymatlar tanlangan Raspberry Pi chiqish pinini boshqaradi.

Bu yondashuv yirik PLC muhitlarida, jumladan modulli tizimlarda qo‘llanadigan mantiqiy tuzilmani aks ettiradi. Ishlab chiqarish korxonalarida keng joriy etilgan PLC va PAC tizimlari.

7-rasm. Ma’lumotlar yukini konvertatsiya qilish mantiq funksiyalari va jismoniy chiqishlar o‘rtasidagi moslikni ta’minlaydi.

Ulanganidan so‘ng, o‘lchangan harorat sozlangan chegara qiymatidan oshganda, chiqish tuguni GPIO pinini faollashtiradi. So‘ngra harorat chegara qiymatidan pastlaganda, tizim chiqishni past holatga qaytaradi.

8-rasm. To‘liq ish jarayoni sezish, qaror qabul qilish mantiqi va jismoniy chiqishni boshqarishni birlashtiradi.

DIY prototipidan sanoat chekka boshqaruvigacha

Loyiha ataylab sodda qoldirilgan, biroq u sanoat avtomatlashtirishidagi kengroq harakatni aks ettiradi. Kam kodli muhitlar chekka shlyuzlar, IIoT tizimlari va taqsimlangan monitoring ilovalarida tobora ko‘proq uchramoqda.

Muhandislar platformani panellar, bulut ma’lumotlar bazalari, signalizatsiyani boshqarish yoki tarixiy ma’lumotlar bazasiga ulanish imkoniyatlari bilan kengaytirishi mumkin. Qo‘shimcha filtrlash mantiqi ham qisqa sikllanishni kamaytirishi va operatsion barqarorlikni yaxshilashi mumkin.

9-rasm. Panel vizualizatsiyasi operatorning ko‘rish imkoniyatlarini va masofadan monitoring qilish imkoniyatini kengaytiradi.

Node-RED’ning avtomatlashtirishdagi haqiqiy ahamiyati

Node-RED’ning ahamiyati havaskorlar loyihalaridan ancha kengroq. Uning vizual arxitekturasi operatsion texnologiyalar va dasturiy ta’minotga asoslangan avtomatlashtirish o‘rtasidagi to‘siqni kamaytiradi.

Ishlab chiqaruvchilar chekka hisoblash va IIoT infratuzilmasini joriy etishda davom etar ekan, kam kodli ishlab chiqish vositalari an’anaviy PLC va DCS muhitlarining standart qo‘shimchasiga aylanishi mumkin. Bugungi kunda avtomatlashtirish sohasiga kirib kelayotgan muhandislar uchun ushbu gibrid platformalarni tushunish tobora qimmatli bo‘lib bormoqda.

Amaliy jihatdan, bu harorat kontrolleri funksional avtomatlashtirishni endi qanchalik tez joriy etish mumkinligini namoyish etadi. Ilgari maxsus proshivka va uzoq ishlab chiqish sikllarini talab qilgan narsalarni endi bir necha daqiqada vizual tarzda yig‘ish mumkin.

Muallif: Daniel Mercer | Sanoat tizimlari bo‘yicha katta muxbir | Daniel sanoat boshqaruv platformalari, o‘rnatilgan avtomatlashtirish va chekka hisoblash tizimlarini yoritish bo‘yicha 14 yillik tajribaga ega. Uning tajribasi Siemens, Emerson DeltaV, Honeywell jarayon tizimlari va Beckhoff Automation arxitekturalari ishtirokidagi obyektlarni integratsiyalash loyihalarini o‘z ichiga oladi.