Node-RED Raspberry Pi tizimlarida harorat nazoratini qanday soddalashtiradi

Pastkodli boshqaruv sanoat avtomatlashtirishiga yaqinlashmoqda

Pastkodli muhandislik platformalari kichik boshqaruv loyihalariga texniklar va avtomatlashtirish muhandislarining yondashuvini o'zgartirmoqda. Oldin keng qamrovli skript yozishni talab qilgan ishlar endi Node-RED kabi grafik dasturlash muhitlari orqali amalga oshirilishi mumkin.

Ushbu loyihada Raspberry Pi va DS18B20 harorat sensori kompakt harorat boshqaruvchisi asosini tashkil qiladi. Ushbu sozlama zamonaviy pastkodli vositalar qanday qilib DIY rivojlanishi va amaliy sanoat avtomatlashtirish tushunchalarini bog'lashini ko'rsatadi.

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

Nima uchun haroratni boshqarish muhandislikning asosiy mashqi bo'lib qolmoqda

Haroratni boshqarish muhandislarga sensor ma'lumotlarini olish, raqamli chiqishlar va boshqaruv mantiqini o'z ichiga olgan asosiy avtomatlashtirish tushunchalarini o'rgatadi. Hatto oddiy loyihalar ham real vaqtda uskunaning xatti-harakatiga ta'sir qiluvchi fikr-mulohazalarni ko'rsatadi.

Loyiha Raspberry Pi boshqaruvchisi, DS18B20 raqamli sensori va Node-RED dasturlash muhitidan foydalanadi. Ushbu kombinatsiya rivojlantirish murakkabligini kamaytiradi va boshqaruv jarayonining ko'rinishini saqlaydi.

2-rasm. Kompakt sensor simlash sxemalari atrof-muhit monitoring tizimlari uchun tez prototiplash imkonini beradi.

Raqamli sensorlar integratsiya murakkabligini kamaytiradi

DS18B20 ning afzalligi

An'anaviy harorat o'lchagichlar, masalan RTD va termoparlar, ko'pincha qo'shimcha signalni shartlash uskunalarini talab qiladi. DS18B20 integratsiyani soddalashtiradi, chunki u 1-Wire protokoli orqali raqamli aloqa qiladi.

Bitta signal simi bir xil aloqa liniyasida bir nechta sensorlarni qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu arxitektura simlash zichligini kamaytiradi va tarqatilgan sensor ilovalari uchun dizaynni jozibador qiladi.

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

Sensor simlash va GPIO ulanishlari

Sensor uchun 4.7 kΩ tortish rezistori yordamida oddiy simlash tartibi talab etiladi. Quvvat va yer to'g'ridan-to'g'ri Raspberry Pi ga ulanadi, signal liniyasi esa GPIO kirish piniga yo'naltiriladi.

Bir nechta sensorlar bir xil kirish liniyasini bo'lishi mumkin, bu esa cheklangan I/O resurslariga ega ixcham tizimlar uchun konfiguratsiyani samarali qiladi.

3-rasm. To'g'ri pull-up rezistor joylashuvi 1-Wire aloqa barqarorligini ta'minlaydi.

Node-RED boshqaruv mantiqini vizual ish oqimiga aylantiradi

Ishga tushirish muhitini yaratish

Node-RED Linux asosidagi o'rnatilgan tizimlar bilan bog'liq dasturlash to'siqlarining ko'pini bartaraf etadi. Brauzerga asoslangan interfeysi foydalanuvchilarga tortib tashlash funktsiya bloklari yordamida mantiq oqimlarini yaratishga imkon beradi.

O'rnatishdan so'ng, qo'shimcha paketlar DS18B20 sensor va Raspberry Pi GPIO apparati bilan aloqa qilish imkonini beradi. Interfeys standart Node-RED ishga tushirish manzili orqali mahalliy ravishda mavjud bo'ladi.

4-rasm. Node-RED an'anaviy skript yozishni vizual dasturlash bloklari va jonli diagnostika bilan almashtiradi.

Jonli harorat ma'lumotlarini o'qish

Birinchi dasturlash bosqichi DS18B20 tugunini oqimga qo'shish va maqsadli sensorni tayinlashdan iborat. Debug tuguni keyin tasdiqlash va muammolarni bartaraf etish uchun jonli harorat qiymatlarini ko'rsatadi.

Davriy skanerlash vaqti ham ehtiyotkorlik bilan sozlanishi kerak. Ortiqcha so'rov tezligi o'rnatilgan apparatda protsessor yukini keraksiz oshirishi mumkin.

5-rasm. Debug tugunlari ishga tushirish vaqtida sensor ma'lumotlarini darhol ko'rinishini ta'minlaydi.

Harorat mantiqini yaratish

Chiqishni boshqarish uchun kalit shartlaridan foydalanish

Kalit tugun ilova uchun qaror qabul qilish dvigateli sifatida ishlaydi. O'lchangan harorat sozlangan thresholddan oshganda, mantiq yukni chiqish yo'nalishiga yo'naltiradi.

Ikkinchi shart o'rnatilgan nuqtadan past haroratlarni boshqaradi, sovutish yuzaga kelganda chiqish to'g'ri qayta tiklanishini ta'minlaydi.

6-rasm. Threshold mantiqi oddiy, ammo samarali yopiq aylana boshqaruv javobini yaratadi.

GPIO chiqishlarini boshqarish

GPIO chiqish tugunlari ikkilik qiymatlarni talab qiladi, shuning uchun o'zgartirish tugunlari mantiqiy natijani 1 yoki 0 ga aylantiradi. Bu qiymatlar tanlangan Raspberry Pi chiqish pinini boshqaradi.

Ushbu yondashuv katta PLC muhitlarida, shu jumladan modul tizimlarda ishlatiladigan mantiqiy tuzilmani aks ettiradi. PLC va PAC tizimlari ishlab chiqarish korxonalarida joriy etilgan.

7-rasm. Yuk konvertatsiyasi mantiqiy funksiyalar va jismoniy chiqishlar o'rtasidagi moslikni ta'minlaydi.

Ulanish amalga oshirilgach, o'lchangan harorat sozlangan chegaradan oshganda chiqish tuguni GPIO pinini faollashtiradi. Tizim harorat chegaradan pastga tushganda chiqishni past holatga qaytaradi.

8-rasm. To'liq ish jarayoni sezish, qaror qabul qilish mantiqi va jismoniy chiqish boshqaruvini birlashtiradi.

DIY prototipidan sanoat chekka boshqaruvigacha

Loyiha ataylab sodda saqlangan, ammo u sanoat avtomatlashtirishidagi kengroq harakatni aks ettiradi. Kam kodli muhitlar tobora ko'proq chekka eshiklar, IIoT tizimlari va tarqatilgan monitoring ilovalarida paydo bo'lmoqda.

Muhandislar platformani boshqaruv panellari, bulut ma'lumotlar bazalari, signal boshqaruvi yoki tarixchi ulanishi bilan kengaytirishi mumkin. Qo'shimcha filtrlash mantiqi qisqa sikllanishni kamaytirishi va operatsion barqarorlikni yaxshilashi mumkin.

9-rasm. Boshqaruv paneli vizualizatsiyasi operator ko'rinishini va masofadan monitoring qilish imkoniyatini qo'shadi.

Avtomatlashtirishda Node-RED ning haqiqiy ahamiyati

Node-RED ning ahamiyati faqat havaskor loyihalardan oshib ketadi. Uning vizual arxitekturasi operatsion texnologiya va dasturiy ta'minotga asoslangan avtomatlashtirish o'rtasidagi to'siqni pasaytiradi.

Ishlab chiqaruvchilar chekka hisoblash va IIoT infratuzilmasini qabul qilishni davom ettirar ekan, kam kodli rivojlantirish vositalari an'anaviy PLC va DCS muhitlariga standart hamroh bo'lishi ehtimoli yuqori. Bugungi kunda avtomatlashtirishga kirayotgan muhandislar uchun ushbu gibrid platformalarni tushunish tobora qimmatli bo'lmoqda.

Amaliy jihatdan, bu harorat nazoratchisi funksional avtomatlashtirish qanchalik tez joriy etilishi mumkinligini ko'rsatadi. Avval maxsus dasturiy ta'minot va uzoq rivojlanish tsikllarini talab qilgan narsalar endi bir necha daqiqa ichida vizual tarzda yig'ilishi mumkin.

Muallif: Daniel Mercer | Katta sanoat tizimlari muxbiri | Daniel sanoat boshqaruv platformalari, o'rnatilgan avtomatlashtirish va chekka hisoblash tizimlarini qamrab olish bo'yicha 14 yillik tajribaga ega. Uning tajribasi Siemens, Emerson DeltaV, Honeywell jarayon tizimlari va Beckhoff Automation arxitekturalarini o'z ichiga olgan maydon integratsiyasi loyihalarini o'z ichiga oladi.