औद्योगिक नियंत्रक। डेटा संग्रह प्रणाली। एसीएस

शुभ दिन, हेब्र!



डेटा एकत्र करने और उनका विश्लेषण करने के लिए एक औद्योगिक नियंत्रक का विकास, साथ ही भारित समूहों के प्रबंधन के लिए। कौन परवाह करता है कि यह क्या आया, कृपया, बिल्ली के नीचे।

औद्योगिक नियंत्रकों का विषय लंबे समय से स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस) में उपयोग के लिए विकसित हो रहा है। जब मैं सीमेंस, ViewPAC या किसी अन्य निर्माता से अगला नियंत्रक देखता हूं, तो मुझे केवल एक बड़ा टैबलेट दिखाई देता है (मैं इस फॉर्म फैक्टर के बारे में लिखता हूं, जो कि विशेष सॉफ्टवेयर के साथ रैक-माउंट विकल्प नहीं है), लेकिन यह केवल पहली नज़र में है। वास्तव में, सबसे अधिक बार, डिस्प्ले के किनारे से केवल उपस्थिति समान होती है, लेकिन पीछे के पैनल में इंटरफ़ेस कनेक्टर, विस्तार मॉड्यूल, सेंसर, बाहरी भंडारण मीडिया आदि को जोड़ने के लिए डिब्बों होते हैं। सार्वभौमिक औद्योगिक नियंत्रक हैं और अत्यधिक विशिष्ट हैं, अर्थात, कार्यों का एक सेट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो अक्सर एक ही प्रकार का होता है।

यह एक ऐसा (अति विशिष्ट) नियंत्रक था जिसे हमने विकसित किया। शुरुआत के लिए, कार्यान्वयन के बारे में कुछ शब्द। विश्व स्तर पर, डिवाइस को दो भागों में विभाजित किया गया है। पहला iMX6D पर मॉड्यूल है, जिसे हमने इस तरह के कार्यों के कार्यान्वयन के लिए विकसित किया है, दूसरा STM32F103RBT7 माइक्रोकंट्रोलर है। जैसा कि मैंने पहले (पिछले लेखों में) लिखा था, यह ब्लॉक (मॉड्यूलर) प्रणाली है जो आपको जटिल परियोजनाओं को जल्दी से लागू करने की अनुमति देती है। ऐसी प्रणाली में, अधिकांश हार्डवेयर-सॉफ़्टवेयर कॉम्प्लेक्स पहले से ही डिबग हो चुके हैं, और यह केवल अन्य मॉड्यूल के साथ समन्वय करने और अंतिम ग्राहक के लिए इसे संशोधित करने के लिए बना हुआ है।

iMX6D

एक पूर्ण विकसित प्रोसेसर मॉड्यूल (1 गीगाहर्ट्ज पर दो कोर), जो उपयोगकर्ता के साथ बातचीत करने के लिए कई कार्यों से संबंधित है:

• डिस्प्ले / टचस्क्रीन प्रोसेसिंग पर डेटा आउटपुट;
• ईथरनेट 10/100/1000;
• समय सिंक्रनाइज़ेशन;
• इवेंट लॉग का भंडारण;
• वेब-इंटरफ़ेस + अद्यतन;
• प्रोफ़ाइल डेटा का भंडारण;
• माइक्रोकंट्रोलर के लिए जटिल गणना।

और यह मॉड्यूल क्या करता है, इसकी पूरी सूची नहीं है।



चित्र 1। प्रोसेसर मॉड्यूल

वेब-आधारित इंटरफ़ेस डिस्प्ले से चित्र को लगभग पूरी तरह से दोहराता है, जो उपयोगकर्ताओं को नेविगेट करने और सेटिंग्स को जल्दी से बदलने में आसान बनाता है। कार्यान्वयन, पिछली परियोजनाओं की तरह, 11-भागों इंजन पर आधारित है। चूंकि माइक्रोकंट्रोलर कार्यों के शेर की हिस्सेदारी करता है, इसलिए वेब के माध्यम से अपने फर्मवेयर (साथ ही मुख्य एक) को अपडेट करना आवश्यक हो गया। यह कार्य विशेष रूप से तीव्र था, क्योंकि ग्राहक ने कार्यक्षमता का विस्तार करने के लिए उपकरणों को अपग्रेड करने की योजना बनाई थी। प्रोसेसर मॉड्यूल UART के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा हुआ है (बाद वाले को इसके माध्यम से भी फ्लैश किया जाता है)।

STM32

इस परियोजना में माइक्रोकंट्रोलर बहुत महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, इसके उपयोग ने प्रोग्रामर के लिए कार्यों को समानांतर बनाना और दो मुख्य क्षेत्रों को अलग करना संभव बना दिया:

• उपयोगकर्ता सहभागिता।
• डेटा संग्रह, प्रसंस्करण और प्रबंधन।

दूसरे, डिबगिंग, परीक्षण और कार्यक्षमता के विस्तार के लिए एक मॉड्यूलर प्रणाली अधिक सुविधाजनक है।

यह औद्योगिक नियंत्रक (बाद में पीसी के रूप में संदर्भित) में चार स्वतंत्र कमरे (समूह) को सक्रिय तत्वों के सेंसर की एक बड़ी संख्या के साथ सर्विसिंग की अनुमति मिलती है।

विशेष रूप से प्रत्येक समूह के लिए इस परियोजना के लिए उपलब्ध हैं:

• औसत निर्धारित करने के लिए 6 तापमान सेंसर एक एकल इकाई में संयुक्त;
• 2 स्वतंत्र तापमान सेंसर;
• 2 नमी सेंसर;
• 1 CO2 सेंसर;
• बाहरी एक्चुएटर्स के लिए 12 नियंत्रण चैनल।

इसके अलावा कई सड़क सेंसर:

• 2 स्वतंत्र तापमान सेंसर;
• 2 नमी सेंसर।

कुल मिलाकर, यह पता चला है कि माइक्रोकंट्रोलर 48 सेंसर से डेटा एकत्र करता है और 48 एक्चुएटर्स को नियंत्रित करता है। सभी तापमान सेंसर एनालॉग हैं। आर्द्रता और सीओ 2 सेंसर में 4-20mA का वर्तमान इंटरफ़ेस है।

अब थोड़ा सर्किटरी। स्विचिंग सेंसर के लिए, HCF4051 एनालॉग मल्टीप्लेक्सर्स का उपयोग करने का निर्णय लिया गया (उनके पास स्विचिंग देरी है, लेकिन यह हमारे कार्य के लिए महत्वपूर्ण नहीं था)। यह यह श्रृंखला है जिसे पहले ही बंद कर दिया गया है, इसका अंतर, उदाहरण के लिए, सीडी 4051 से केवल स्विचिंग गति (अच्छी तरह से, निर्माता में)। नियंत्रक में छह ऐसे मल्टीप्लेक्स हैं। सभी मल्टीप्लेक्सर्स का स्विचिंग एक साथ (माइक्रोकंट्रोलर के एक ही पैर द्वारा) होता है, जो संसाधनों और पढ़ने के समय को काफी कम कर देता है। माइक्रोकंट्रोलर पर, क्रमशः छह एडीसी चैनल शामिल हैं।



अंजीर। २। मल्टीप्लेक्सर स्विचिंग सर्किट

प्रत्येक तापमान संवेदक के लिए, एक अलग संदर्भ वोल्टेज स्रोत TL431 (एसओटी -23 पैकेज में) का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार, एक सेंसर पर शॉर्ट सर्किट के साथ, अन्य पहले की तरह काम करना जारी रखते हैं। सभी oporniku को बिजली की आपूर्ति करने के लिए LM1117 3.3V का उपयोग किया। बोर्ड बाहरी DC24V स्रोत से संचालित होता है, इसलिए, द्वितीयक बिजली आपूर्ति के लिए, दो समान DC / DC TPS54560DDAR का उपयोग किया जाता है (12V और 5V का गठन), क्योंकि मैं उनका उपयोग पहली परियोजना में नहीं करता हूं। 3.3V ST1S10 का उपयोग करके 5V से प्राप्त किया जाता है।



चित्र 3। बोर्ड पर फीडरों का स्थान

बाहरी भार को नियंत्रित करने के लिए, रिले का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, जो कि 24V के वैकल्पिक चालू की आपूर्ति से चालू होता है। इसलिए, AC24V को प्रत्येक समूह को आपूर्ति की जाती है, जिसे ऑप्टोकॉपलर अलगाव के माध्यम से BT138-600 triacs द्वारा स्विच किया जाता है। योजना नीचे प्रस्तुत की गई है। सब कुछ काम करता है।



चित्र 4। Triac नियंत्रण सर्किट



चित्र 5। बोर्ड पर सेंसर और नियंत्रण कनेक्टर्स का समूह

प्रबंधन कार्यक्रमों को माइक्रोकंट्रोलर से जुड़े एक अलग EEPROM पर संग्रहीत किया जाता है। गर्म शुरुआत के दौरान प्रारंभिक पैरामीटर और पूरे सिस्टम की अंतिम स्थिति को वहां संग्रहीत किया जाता है (ताकि कार्यक्रम निष्पादित किया जा सके)।

यह स्पष्ट है कि माइक्रोकंट्रोलर के पास इतने सारे ऑप्टोकॉप्लर्स को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त GPIO नहीं है (और यह बोर्ड भर में कई तारों को खींचने के लिए मानवीय नहीं है), इसलिए TCA6424ARGJR पोर्ट के विस्तारकों का उपयोग किया जाता है, दो समूहों में से एक और एक (कई इनपुट सिग्नल प्रोसेसिंग, सिस्टम बटन प्रसंस्करण)। एलईडी संकेतक, आदि)।

रिले, जो छवि 5 में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। (प्रत्येक समूह के लिए एक), इनपुट वोल्टेज AC24V की उपस्थिति और प्रत्येक समूह के लिए फ्यूज के स्वास्थ्य का निर्धारण करने के लिए उपयोग किया जाता है। जब ट्रिगर किया जाता है, तो यह माइक्रोकंट्रोलर को एक संकेत भेजता है, जो बदले में, एक खराबी की सूचना देता है।

NTP प्रोटोकॉल का उपयोग करके समय को सिंक्रनाइज़ किया जाता है, लेकिन आपूर्ति वोल्टेज की अनुपस्थिति में समय की गणना करने के लिए RTC PCF8523 चिप (बार-बार उपयोग किया जाता है) भी है।



चित्र 6। आरटीसी सर्किट

प्रदर्शन

वेब के माध्यम से एक टचस्क्रीन और दूरस्थ रूप से उपयोग करके पीसी नियंत्रण जल्दी से किया जाता है। जैसा कि मैंने कहा, ब्राउज़र इंटरफ़ेस (यह कार्यक्षमता अभी भी अंतिम रूप दी जा रही है) स्क्रीन को दोहराता है। फिलहाल, एक एप्लिकेशन Qt में लिखा गया है, जो सीधे mqtt के माध्यम से एक पीसी के साथ संचार करता है और यथासंभव वास्तविकता के करीब है। वेब में, इस समय सामान्य डिवाइस सेटिंग्स, एक्सेस और सॉफ्टवेयर अपडेट के संगठन हैं।



चित्र 7। Qt पर एप्लिकेशन में डेटा प्रदर्शित करें



चित्र 8। डेटा प्रदर्शित करें

इस प्रकार के नियंत्रक आपको औद्योगिक परिसरों के लिए पूर्ण एसीएस बनाने की अनुमति देते हैं। कार्यात्मकता और सेंसर का एक सेट, एक नियम के रूप में, अलग-अलग हैं और आवश्यक कार्यों के अनुरूप हैं, लेकिन उद्देश्य समान है - निगरानी और / या नियंत्रण। बड़ी प्रणालियों के लिए, आप एक कार्य द्वारा संयुक्त नियंत्रकों की संख्या बढ़ा सकते हैं। नियंत्रक में एक डिस्प्ले नहीं हो सकता है, लेकिन एक नेटवर्क (ईथरनेट) के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है।



चित्र 9। छोटी पार्टी

धन्यवाद और जल्द ही मिलते हैं!