Kontrolni sistem kao najosnovnija komponenta opreme za ispitivanje životne sredine, njegova preciznost upravljanja direktno utiče na tačnost i kredibilitet ekološkog ispitivanja koje vrši oprema. Trenutno je primjena sistema upravljanja opremom za ispitivanje okoliša uglavnom podijeljena na opću{1}}namjensku i specijaliziranu vrstu. Jedan od kontrolnih sistema opće{3}}namjene odnosi se na tradicionalni ljudski-mašinski interfejs (HMI) i programabilni kontroler (PLC) kombinaciju metoda upravljanja, ili industrijski softver za konfiguraciju računara i kombinaciju metoda upravljanja PLC-om; namjenski kontroler odnosi se na kontrolne karakteristike različite opreme za ispitivanje okoliša razvijene za poseban kontroler. Domaće polje kontrolera specijalne ekološke opreme u odnosu na strane zemlje je relativno prazno, što je takođe uzrokovano točnost i stabilnost domaće opreme za ispitivanje životne sredine koja je generalno inferiorna u odnosu na glavne razloge za stranu ekološku opremu, tako da je razvoj specijalnih kontrolera za razvoj domaće opreme za ispitivanje životne sredine od značajnog značaja.
1 . Princip dizajna
U ovom radu, sistem upravljanja ekološkom opremom uglavnom je orijentisan na opremu za ispitivanje životne sredine temperaturne klase, kao što su komora za ispitivanje visoke temperature, komora za ispitivanje visokih i niskih temperatura, komora za ispitivanje hladnog i toplotnog udara, kutija za konstantnu temperaturu i vlažnost, vlažna i vruća kutija. A oprema za ispitivanje životne sredine temperaturne klase obično se sastoji od glavne kutije, sistema grejanja, sistema za hlađenje, sistema za cirkulaciju vetra, glavnog kontrolnog sistema, kao što je prikazano na slici 1.
Glavni upravljački objekti cjelokupne opreme su: rashladni kompresor, elektronski ekspanzioni ventil i kontrola elektromagnetnog ventila hladnog pražnjenja u rashladnom sistemu; centrifugalni ventilator sistema za cirkulaciju vjetra; sistem grijanja u čvrstom releju i AC kontaktoru.
Glavni mjerni parametri cijelog uređaja uključuju: temperaturu i pritisak izduvnih gasova kompresora u rashladnom sistemu, izlaznu temperaturu kondenzatora, ulaznu i izlaznu temperaturu isparivača, radnu struju i napon kompresora; temperatura ventilatora sistema cirkulacije vjetra, radna struja i napon; sistem grijanja u električnom grijaču radni napon i struja; temperatura i vlažnost unutar kutije i tako dalje.
U gore navedenim mjernim parametrima, neki od parametara i procesa upravljanja opremom nemaju direktnu vezu, kao što su radni napon i struja kompresora i ventilatora, brzina ventilatora i brzina vjetra. Međutim, sa brzim razvojem moderne nauke i tehnologije i industrijske informacione tehnologije, u vazduhoplovstvu, vazduhoplovstvu, industrijskim aplikacijama i drugim oblastima opreme i sistema za pouzdanost, bezbednost i ekonomski zahtevi su sve viši, što je dovelo do predviđanja kvarova i upravljanja zdravljem (Prognostika i upravljanje zdravljem, PHM) postepeno je postalo jedan od glavnih pravaca razvoja industrijske opreme. Međutim, PHM sistem je potrebno izgraditi na osnovu sveobuhvatnog praćenja uslova rada opreme, a korištenjem PLC upravljačkog sistema opće-opšte namjene, previše akvizicije parametara znači povećanje PLC modula, što ne samo da povećava troškove proizvodnje opreme, već i čini da se volumen sistema upravljanja opremom poveća. U tu svrhu, ovaj rad predlaže ugrađeni-sistem upravljanja, kroz korištenje ugrađenih sistema za razvoj visokog stepena slobode, niske cijene, ciljano, u stvarnom-}i vremenu, visok stepen integracije programa, realizaciju cjelokupnog praćenja radnih parametara opreme; i lakše postići složene algoritme, poboljšati kontrolnu tačnost i stabilnost opreme, kao što su fuzzy PID algoritmi upravljanja opremom, prosjek filtriranja anti-impulsnih smetnji, ograničavajuće prosječno filtriranje Algoritmi digitalnog filtriranja kao što je anti-prosječno filtriranje smetnji protiv impulsa, metoda ograničavanja prosječnog filtriranja.
2. Dizajn hardvera upravljačkog sistema
Upravljački sistem se sastoji od regulatora i mjerno-upravljačkog modula; koji mjerni i kontrolni modul, uključujući I/O modul i mjerni modul, su modularni dizajn, konfiguracija opreme potrebne za modularno povećanje ili smanjenje; a kontroler samo za različite konfiguracije uređaja kako bi se izvršila odgovarajuća softverska podešavanja ili podešavanja. Ovo nije samo jeftina-nabavka radnih parametara opreme; ali i da bi se poboljšala integracija kontrolnog sistema, smanjila veličina kontrolnog modula. Hardverski okvir kontrolnog sistema prikazan na slici 2, kontroler za dobijanje mjernog modula će biti prikupljen parametrima mašine, u skladu sa kontrolnim postavkama na I/O modulu za I/O i PID kontrolni izlaz.
Kontroler i I/O modul, mjerni modul baziran na 485 interfejsu Modbus protokol komunikacije. Kako se Modbus sabirnica široko koristi u mnogim poljima kao što su instrumentacija, inteligentni visoko i niskonaponski uređaji, predajnici, programabilni kontroleri, HMI, invertori, terenski inteligentni uređaji, itd., čini kontroler i I/O module, mjerni moduli imaju veliku proširivost i mogućnost da postanu nezavisni proizvodi.
2.1 Dizajn hardvera kontrolera
Ugrađeni kontroler je baziran na ARM Cortex-A9 četverojezgrenoj- platformi za razvoj hardvera mikroprocesora, uglavnom je odgovoran za sistem upravljanja u radu ljudskog-mašinskog interfejsa, logičke operacije, I/O i PID kontrolu. Procesor Exynos4412 koji se koristi u hardverskoj platformi ima visoke-mogućnosti obrade podataka visokih performansi i potpuniji hardverski interfejs, koji pruža dobru hardversku osnovu za izgradnju sistema ugrađenih u Linux. Funkcionalni blok dijagram platforme za razvoj hardvera kontrolera prikazan je na slici 3, sa-WIFI-jem na ploči, 3G modulom, 10M/100M adaptivnom mrežnom karticom, 10,1-inčnim LCD ekranom na dodir, 4-kanalnim USB HOST-om i tako dalje.
Hardverska platforma podržava pokretanje sa eMMC ili SD kartice. eMMC se koristi za snimanje slike sistema, tako da kontroler startuje od eMMC-a po defaultu nakon uključivanja; dok se funkcija pokretanja SD kartice može koristiti sa USB OTG-om za brzu nadogradnju firmvera i sistemskog softvera. wifi, wcdma 3g, lan i druga mrežna sučelja se koriste za povezivanje kontrolera na internet u različitim slučajevima, koji se mogu koristiti za daljinsko upravljanje, daljinsko upozorenje ili alarm o grešci, daljinski upravljač, daljinsko upozorenje ili alarm o kvaru, daljinski upravljač, daljinsko upozorenje ili alarm o kvaru, udaljeno upozorenje ili alarm o kvaru, daljinsko upozorenje ili alarm o grešci i daljinski upravljač. WIFI, WCDMA 3G, LAN i druga mrežna sučelja se koriste za povezivanje kontrolera na Internet pod različitim okolnostima, pružajući hardversku podršku za realizaciju daljinskog upravljanja opremom, daljinsko upozorenje o kvaru ili alarmu, stručno daljinsko rješavanje problema i druge nove aplikacije.
Kako bi se osiguralo da kontroler može ostvariti -brzinu u realnom{1}} vrijeme pouzdanu komunikaciju sa mjernom i kontrolnom pločom, dva RS485 komunikacijska kola kontrolera su zasnovana na ADM2483. ADM2483 je integrisani komunikacijski izolacioni RS485 primopredajnik, najveća brzina komunikacije do 500 kbps, kako bi se osiguralo da brzina komunikacije i sposobnost odupiranja smetnjama pod pretpostavkom izbjegavanja upotrebe dizajna izolacije opto{7}}spojnika treba da zauzmu veću površinu PCB rasporeda. Područje rasporeda. ADM2483 koji se koristi za ograničavanje dizajna brzine ljuljanja, kontrolu pada brzine ljuljanja tlaka na odgovarajućem nivou, može smanjiti neispravno usklađivanje terminala i konektora koje generiše BER. Interfejs kolo komunikacijskog modula usvaja dizajn ograničenja struje i napona, kao što je prikazano na slici 5, regulator napona D1, D2 i samo-oporavljajući osigurači PTC1 i PTC2 na kolo sučelja kako bi formirali efikasnu zaštitu za poboljšanje električne pouzdanosti 485 komunikacionog modula.
2.2 Dizajn hardvera mjerno-upravljačkog modula
Hardverski blok dijagram mjerno-kontrolnog modula prikazan je na slici 6, sa LPC1758 kao jezgrom, odgovornim za akviziciju podataka o radu uređaja, dekodiranje I/O adrese i I/O kontrolu; relevantnu temperaturu, struju, napon, vlažnost, pritisak i druge parametre uređaja kroz akvizicioni krug, a zatim pomoću LPC1758 digitalnog filtriranja, pohranjenih u FLASH; kontroler može komunicirati sa LPC1758 preko RS485, čitati potrebne parametre za logičke operacije, a zatim I/O kontrolne komande za LPC1758 izvršenje nakon operacije; I/O kola uključuju tranzistorske izlaze, relejne izlaze, a zatim I/O kontrolnu komandu za izvršenje LPC1758. Kontroler može komunicirati sa LPC1758 preko RS485, čitati potrebne parametre za logički rad, a zatim slati I/O kontrolne komande na LPC1758 za izvršenje nakon operacije. I/O krug uključuje tranzistorski izlaz, relejni izlaz i izlaz za posebne aplikacije, kao što su upravljački ulaz/izlaz elektroničkog ekspanzionog ventila, upravljački ulaz/izlaz pretvarača frekvencije i upravljački I/O.
Kolo za uzorkovanje filtera koristi Maximov jednokanalni 24-bitni ADC MAX11210, koji integriše analogna i referentna ulazna baferska pojačala i obezbjeđuje četiri GPIO porta koji se mogu koristiti za kontrolu eksternog 16-kanalnog analognog prekidača, što čini MAX11210 efikasno prikupljanje 16-kanalnog 16-kanalnog analognog signala na IPC-u i smanjenju 18-kanalnog IPC-a. resurse. Blok dijagram kola za uzorkovanje je prikazan na slici 7. Blok dijagram kola za uzorkovanje je prikazan na slici 7.
Konačno, kako bi se osigurala tačnost i pouzdanost I/O kola, dizajn detekcije I/O stanja se dodaje u hardversko kolo. Za izlaznu tačku, kolo 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 sa izlaznom naredbom koju je izdao kontroler kako bi osigurao accura; dok, za ulaznu tačku, proizvodi Kada se stanje ulaza promijeni, LPC1758 uspoređuje stvarno stanje ulaza sa signalom ulazne sekvence kako bi utvrdio da li je ulazno kolo u grešci.
3. Dizajn softvera upravljačkog sistema
Da bi se zadovoljio više-hardverski interfejs kontrolera, razvoj aplikacija za više-softverskih programa, rad sa više-datoteka, prilagođavanje sistema i drugi zahtevi, operativni sistem ugrađen u Linux, glavni aplikativni program ima program interfejsa za ljude-mašine, program za obradu podataka, meki PLC program, kao što je prikazano na slici 7. Među njima je i softversko okruženje koje generiše softversko okruženje u okviru HMI-a. of grafičke elemente, kontrole i makro komande, koje se mogu uvesti u kontroler preko USB-a za realizaciju ažuriranja HMI-a. Program za obradu podataka je uglavnom 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, odnosno ST, IL, SFC, FBD, LD i CFC, i odgovoran je za I/O logički rad.
Budući da mjerno-kontrolnom modulu nije potrebno previše aplikacija i grafičkih interfejsa, odabran je uC/OS-II, koji je mnogo manji u odnosu na organizaciju ugrađenog Linux operativnog sistema. sistem je bogat funkcijama-i pokriva funkcije kao što su zakazivanje zadataka, upravljanje zadacima, upravljanje vremenom, upravljanje memorijom i među-komunikacija i sinhronizacija između zadataka [6]. Glavne aplikacije su program za prikupljanje podataka, I/O program za detekciju i I/O kontrolni program. Cijeli tok I/O kontrole je prikazan na slici 9. Ako postoji alarm greške I/O kola, korisnik može odabrati da isključi i ponovo pokrene uređaj ili zatraži tehničku podršku.
4 Zaključak
Ugrađeni kontrolni sistem opreme za ispitivanje okoliša dizajniran u ovom radu, njegov kontroler i mjerno-kontrolni modul imaju prednosti niske cijene, visoke integracije, visoke preciznosti, proširivosti i tako dalje, što može u određenoj mjeri poboljšati karakteristike opreme za ispitivanje okoliša kao što je mala serija i mnoge vrste štetnih učinaka na dizajn i proizvodnju. I potpunim korištenjem prednosti naše kompanije za proizvodnju opreme za ispitivanje okoliša, možemo kontinuirano poboljšavati pouzdanost dizajna kontrolnog sistema kroz ispitivanje okoliša. Kontrolni sistem se sada koristi u našoj standardizovanoj seriji ekološke opreme, tačnost i stabilnost kontrole dostigli su domaći napredni nivo, a konfiguracija hardvera je bogata, sa dobrom sposobnošću proširenja.