Kontrolni sustav kao najvažnija komponenta opreme za ispitivanje okoliša, njegova preciznost upravljanja izravno utječe na točnost i vjerodostojnost ispitivanja okoliša koje provodi oprema. Trenutačno se primjena sustava kontrole opreme za ispitivanje okoliša uglavnom dijeli na-opću namjenu i specijalizirani tip. Jedan od-kontrolnih sustava opće namjene odnosi se na tradicionalno sučelje čovjek-stroj (HMI) i programabilni kontroler (PLC) kombinaciju kontrolnih metoda ili kombinaciju kontrolnih metoda industrijskog osobnog računala i PLC-a; namjenski upravljač odnosi se na karakteristike upravljanja različite opreme za ispitivanje okoliša razvijene za poseban upravljač. Polje kontrolera domaće posebne ekološke opreme u odnosu na strane zemlje relativno je prazno, što je također uzrokovano točnošću i stabilnošću domaće opreme za ispitivanje okoliša općenito je inferiorno u odnosu na glavne razloge za stranu opremu za okoliš, tako da je razvoj posebnih kontrolera za razvoj domaće opreme za ispitivanje okoliša od velikog značaja.
1 . Princip dizajna
U ovom radu, sustav upravljanja opremom za okoliš uglavnom je orijentiran na opremu za ispitivanje okoline temperaturne klase, kao što su komora za ispitivanje visoke temperature, komora za ispitivanje visoke i niske temperature, komora za ispitivanje hladnoće i toplinskog šoka, kutija za konstantnu temperaturu i vlažnost, vlažna i vruća kutija. A oprema za ispitivanje okoliša temperaturne klase obično se sastoji od glavne kutije, sustava grijanja, sustava hlađenja, sustava cirkulacije vjetra, glavnog upravljačkog sustava, kao što je prikazano na slici 1.
Glavni objekti upravljanja cjelokupnom opremom uključuju: rashladni kompresor, elektronički ekspanzijski ventil i kontrolu solenoidnog ventila za hladno pražnjenje u rashladnom sustavu; centrifugalni ventilator sustava cirkulacije vjetra; sustav grijanja u poluprovodničkom releju i AC kontaktoru.
Glavni mjerni parametri cijelog uređaja uključuju: temperaturu i tlak ispušnih plinova kompresora u rashladnom sustavu, izlaznu temperaturu kondenzatora, ulaznu i izlaznu temperaturu isparivača, radnu struju i napon kompresora; temperaturu, radnu struju i napon ventilatora sustava cirkulacije vjetra; sustav grijanja u električnom grijaču radni napon i struja; temperatura i vlaga unutar kutije i tako dalje.
U gornjim mjernim parametrima, neki od parametara i postupak upravljanja opremom nemaju izravan odnos, kao što su radni napon i struja kompresora i ventilatora, brzina ventilatora i brzina vjetra. Međutim, s brzim razvojem moderne znanosti i tehnologije i industrijske informacijske tehnologije, u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, industrijskim primjenama i drugim područjima opreme i sustava za pouzdanost, sigurnost i ekonomski zahtjevi su sve viši, što je dovelo do toga da je predviđanje kvarova i upravljanje zdravljem (Prognostika i upravljanje zdravljem, PHM) postupno postalo jedan od glavnih smjerova razvoja industrijske opreme. Međutim, PHM sustav treba izgraditi na temelju sveobuhvatnog praćenja radnih uvjeta opreme i upotrebe PLC upravljačkog sustava-opće namjene, previše skupljanja parametara znači povećanje PLC modula, što ne samo da poboljšava proizvodne troškove opreme, već također čini volumen sustava upravljanja opremom prenapuhanim. U tu svrhu, ovaj rad predlaže ugrađeni-sustav upravljanja, korištenjem ugrađenih sustava za razvoj visokog stupnja slobode, niske cijene, ciljanog,-stvarnog{5}}vremena, visokog stupnja integracije programa, realizaciju praćenja cjelokupnih radnih parametara opreme; i lakše postići složene algoritme, poboljšati točnost upravljanja i stabilnost opreme, kao što su neizraziti algoritmi PID upravljanja opremom, prosječno filtriranje anti-impulsnih smetnji, ograničavajuće prosječno filtriranje Algoritmi digitalnog filtriranja kao što je anti-impulsno interferencijsko filtriranje prosječno filtriranje, metoda ograničavajućeg prosječnog filtriranja.
2. Dizajn hardvera sustava upravljanja
Sustav upravljanja sastoji se od regulatora i mjerno-upravljačkog modula; koji mjerni i kontrolni modul, uključujući I/O modul i mjerni modul, su modularni dizajn, konfiguracija opreme potrebna za modularno povećanje ili smanjenje; a kontroler samo za različite konfiguracije uređaja kako bi izvršio odgovarajuće softverske postavke ili prilagodbe. Ovo nije samo niska{1}}troškovna nabava radnih parametara opreme; ali i poboljšati integraciju upravljačkog sustava, smanjiti veličinu upravljačkog modula. Hardverski okvir upravljačkog sustava prikazan na slici 2, kontroler za dobivanje mjernog modula bit će prikupljen od strane parametara stroja, u skladu s postavkama upravljanja na I/O modulu za I/O i PID kontrolu izlaza.
Upravljački i I/O modul, mjerni modul baziran na 485 sučelju Modbus protokol komunikacije. Budući da se Modbus sabirnica naširoko koristi u mnogim područjima kao što su instrumentacija, inteligentni visokonaponski i niskonaponski uređaji, odašiljači, programabilni kontroleri, HMI-ovi, pretvarači, terenski inteligentni uređaji itd., čini da kontroler i I/O moduli, mjerni moduli imaju veliku proširivost i mogućnost da postanu neovisni proizvodi.
2.1 Dizajn hardvera kontrolera
Ugrađeni kontroler temelji se na ARM Cortex-A9 quad{2}}mikroprocesorskoj hardverskoj razvojnoj platformi, uglavnom je odgovoran za kontrolni sustav u radu sučelja čovjek-stroj, logičke operacije, I/O i PID kontrolu. Procesor Exynos4412 koji se koristi u hardverskoj platformi ima-mogućnosti obrade podataka visokih performansi i potpunije hardversko sučelje, što pruža dobru hardversku osnovu za izgradnju ugrađenih Linux sustava. Funkcionalni blok dijagram platforme za razvoj hardvera kontrolera prikazan je na slici 3, s-ugrađenim WIFI-jem, 3G modulom, 10M/100M prilagodljivom mrežnom karticom, 10,1-inčnim LCD-om osjetljivim na dodir, 4-kanalnim USB HOST-om i tako dalje.
Hardverska platforma podržava pokretanje s eMMC ili SD kartice. eMMC se koristi za snimanje slike sustava, tako da se kontroler prema zadanim postavkama pokreće iz eMMC-a nakon uključivanja; dok se funkcija pokretanja SD kartice može koristiti s USB OTG za brzu nadogradnju firmvera i sistemskog softvera. wifi, wcdma 3g, lan i druga mrežna sučelja koriste se za povezivanje kontrolera s internetom u različitim slučajevima, koji se mogu koristiti za daljinsko upravljanje, daljinsko upozorenje ili alarm na grešku, daljinsko upravljanje, daljinsko upozorenje ili alarm na grešku, daljinsko upravljanje, daljinsko upozorenje ili alarm na grešku, daljinsko upozorenje ili alarm na grešku, daljinsko upozorenje ili alarm na grešku i daljinsko upravljanje. WIFI, WCDMA 3G, LAN i druga mrežna sučelja koriste se za povezivanje kontrolera s internetom pod različitim okolnostima, pružajući hardversku podršku za realizaciju daljinskog upravljanja opremom, daljinsko upozorenje ili alarm na kvar, stručno daljinsko rješavanje problema i druge nove aplikacije.
Kako bi se osiguralo da kontroler može ostvariti brzu-pouzdanu komunikaciju u stvarnom-vremenu s mjernom i kontrolnom pločom, dizajn dva RS485 komunikacijska kruga kontrolera temelji se na ADM2483. ADM2483 je integrirani komunikacijski izolacijski RS485 primopredajni uređaj, najveća komunikacijska brzina do 500 kbps, kako bi se osiguralo da komunikacijska brzina i sposobnost otpornosti na smetnje pod premisom izbjegavanja upotrebe opto-spojničkog izolacijskog dizajna treba zauzeti veće područje PCB rasporeda. Područje rasporeda. A ADM2483 koji se koristi za ograničavanje dizajna brzine njihanja, kontrola pada stope njihanja tlaka na odgovarajućoj razini, može smanjiti nepravilno podudaranje terminala i konektora koje generira BER. Krug sučelja komunikacijskog modula usvaja dizajn ograničenja struje i napona, kao što je prikazano na slici 5, regulator napona D1, D2 i osigurači za samo-oporavak PTC1 i PTC2 na krug sučelja kako bi se stvorila učinkovita zaštita za poboljšanje električne pouzdanosti komunikacijskog modula 485.
2.2 Dizajn hardvera mjernog i upravljačkog modula
Hardverski blok dijagram mjernog i upravljačkog modula prikazan je na slici 6, s LPC1758 kao jezgrom, odgovornom za prikupljanje podataka o radu uređaja, dekodiranje I/O adrese i I/O kontrolu; relevantne temperature, struje, napona, vlažnosti, tlaka i drugih parametara uređaja kroz sklop za prikupljanje podataka, a zatim digitalnim filtriranjem LPC1758, pohranjenim u FLASH; kontroler može komunicirati s LPC1758 putem RS485, očitati potrebne parametre za logičke operacije, a zatim izvršiti I/O kontrolne naredbe za LPC1758 nakon operacije; I/O sklopovi uključuju tranzistorske izlaze, relejne izlaze, a zatim I/O kontrolnu naredbu za izvršenje LPC1758. Kontroler može komunicirati s LPC1758 putem RS485, očitati potrebne parametre za logički rad, a zatim poslati I/O kontrolne naredbe na LPC1758 za izvršenje nakon operacije. I/O krug uključuje tranzistorski izlaz, relejni izlaz i izlaz za posebne primjene, kao što je upravljanje I/O elektroničkim ekspanzijskim ventilom, U/I upravljanja frekvencijskim pretvaračem i tako dalje.
Krug uzorkovanja filtera koristi Maximov jedno-kanalni 24-bitni ADC MAX11210, koji integrira analogna i referentna ulazna međuspremnika pojačala i pruža četiri GPIO porta koji se mogu koristiti za kontrolu vanjskog 16-kanalnog analognog prekidača, što čini MAX11210 učinkovitim prikupljanjem 16-kanalnih analognih signala i smanjuje opterećenje I/O-a LPC1758 sredstva. Blok dijagram kruga uzorkovanja prikazan je na slici 7. Blok dijagram kruga uzorkovanja prikazan je na slici 7.
Konačno, kako bi se osigurala točnost i pouzdanost I/O kruga, dizajn detekcije I/O stanja dodaje se hardverskom krugu. Za izlaznu točku, krug za detekciju I/O stanja generira odgovarajući signal izlazne sekvence iz izlaznog stanja, a kada se naredba kontrolera za promjenu izlaznog stanja pošalje na LPC1758 i izvrši, stanje izlazne točke se mijenja, a LPC1758 uspoređuje promijenjeni signal izlazne sekvence s izlaznom naredbom koju je izdao kontroler kako bi se osigurala točnost izlaza; dok, za ulaznu točku, proizvodi Kada se ulazno stanje promijeni, LPC1758 uspoređuje stvarno ulazno stanje sa signalom ulazne sekvence kako bi utvrdio je li ulazni krug u pogrešci.
3. Dizajn softvera upravljačkog sustava
Kako bi zadovoljio više-hardversko sučelje kontrolera, više-razvoj softverskih programa, rad s više-datoteka, prilagodbu sustava i druge zahtjeve, ugrađeni operativni sustav Linux, glavni aplikacijski program ima program sučelja čovjek-stroj, program za obradu podataka, program za meki PLC, kao što je prikazano na slici 7. Među njima, HMI program generira grafički softver koji radi pod Windows okruženjem kroz kombinaciju grafičkih elemenata, kontrola i makro naredbi, koje se mogu uvesti u upravljač preko USB-a za realizaciju ažuriranja HMI-ja. Program za obradu podataka uglavnom je odgovoran za evidenciju industrijske kontrole opreme, PID rad, praćenje statusa opreme i druge funkcije. Soft PLC program je razvijen od strane Infoteam OpenPCS softvera iz Njemačke, koji podržava šest IEC jezika, i to ST, IL, SFC, FBD, LD i CFC, te je odgovoran za I/O logički rad.
Budući da mjerno-kontrolni modul ne treba previše aplikacija i grafičkih sučelja, odabran je uC/OS-II, koji je mnogo manji u odnosu na organizaciju ugrađenog operativnog sustava Linux. sustav je -bogat značajkama, pokriva funkcije kao što su raspoređivanje zadataka, upravljanje zadacima, upravljanje vremenom, upravljanje memorijom te komunikacija i sinkronizacija među-zadacima [6]. Glavne primjene su program za prikupljanje podataka, I/O detekcijski program i I/O kontrolni program. Cijeli I/O kontrolni tijek prikazan je na slici 9. Ako postoji alarm pogreške I/O kruga, korisnik može odabrati isključivanje i ponovno pokretanje uređaja ili zatražiti tehničku podršku.
4 Zaključak
Ugrađeni kontrolni sustav opreme za ispitivanje okoliša dizajniran u ovom radu, njegov kontroler i mjerni i kontrolni modul imaju prednosti niske cijene, visoke integracije, visoke preciznosti, proširivosti i tako dalje, što može poboljšati u određenoj mjeri karakteristike opreme za ispitivanje okoliša kao što su mala veličina serije i mnogo različitih štetnih učinaka na dizajn i proizvodnju. I potpunim korištenjem prednosti proizvodnje opreme za ispitivanje okoliša naše tvrtke, možemo kontinuirano poboljšavati pouzdanost dizajna upravljačkog sustava kroz ispitivanje okoliša. Kontrolni sustav sada se koristi u našoj standardiziranoj seriji ekološke opreme, točnost i stabilnost kontrole dosegle su domaću naprednu razinu, a konfiguracija hardvera je bogata, s dobrom sposobnošću proširenja.