Une entreprise de CVC à la recherche d'avantages de contrôle de machines modernes trouve qu'un contrôleur PLC ouvert compatible Arduino est la solution.
Comme de nombreux fabricants et amateurs modernes, j'ai toujours été inspiré par les possibilités de l'informatique et de l'automatisation de haute technologie. Bien que mes antécédents professionnels m'aient ancré dans les besoins pratiques des systèmes de contrôle commerciaux et industriels, j'ai cherché comment fusionner des dispositifs plus performants et ouverts dans des applications industrielles.
Mon amour du service sur le terrain m'a amené à démarrer Bicknell Heating & Cooling dans la région de Cincinnati. Nous soutenons tous les types de clients ayant des besoins en chauffage, ventilation et climatisation (CVC) en utilisant principalement des produits traditionnels. Cet article décrit comment nous avons utilisé des microcontrôleurs Arduino industrialisés modernes pour faire fonctionner des appareils de traitement de l'air, des refroidisseurs, des systèmes d'eau chaude et plus encore.
Une multitude de microcontrôleurs
Il existe de nombreux types de microcontrôleurs dédiés utilisés pour faire fonctionner l'équipement, et il existe également une variété de contrôleurs logiques programmables (PLC). Tout cela fonctionne bien, mais il leur manque l'ouverture des contrôleurs à usage général d'aujourd'hui. En ce qui concerne ces contrôleurs "ouverts", il existe de nombreuses options pour les microcontrôleurs grand public et amateurs, et certains sont même légèrement "industrialisés".
J'ai essayé plusieurs types de microcontrôleurs sur divers projets personnels, comme la modernisation des commandes de mon bateau. La flexibilité était bonne, et je pouvais utiliser des langages et des méthodes de programmation modernes tels que C++ et des "esquisses", et les coûts matériels étaient minimes.
La possibilité de connecter des appareils mobiles ou un navigateur à des microcontrôleurs pour accéder aux données à des fins de visualisation et d'analyse est particulièrement importante pour les applications d'aujourd'hui. Une option consiste à héberger des pages Web directement sur le contrôleur. Une autre consiste à utiliser un logiciel externe s'exécutant sur un PC ou un appareil mobile pour accéder aux données du microcontrôleur, puis les afficher et agir selon les besoins. J'ai connu un bon succès en utilisant l'environnement de développement rapide d'applications multiplateforme Xojo pour ce faire.
Cependant, même en tenant compte des nombreux avantages des microcontrôleurs, je savais que leur durabilité était suspecte et qu'il pouvait être problématique de les connecter aux niveaux de signal de tension et de courant typiques utilisés avec les instruments industriels standard. Rien de ce que j'avais trouvé ne m'a convaincu que ces types de contrôleurs conviendraient à des applications industrielles.
Finding a tough open controller
After more research, my team and I discovered an industrial automation vendor had developed an Arduino-compatible controller, and packaged it in a form factor compatible with its line of PLC I/O, communication, and other modules (Figure 1). Open-source Arduino Software makes it easy to write code and upload it to a compatible computer board.
With this solution from AutomationDirect, users like me can take advantage of modern programming methods and use a specialized graphical programming language included with the controller. We can connect physical sensors and controlled devices using typical industrial signals and proven modules, and even make the most of many types of specialized Arduino “shield” modules for other purposes.
Creating an open building automation system
Notre équipe était déjà très familière avec l'utilisation de plates-formes de contrôle HVAC propriétaires disponibles dans le commerce, qui sont fiables mais peuvent être coûteuses et quelque peu surspécialisées. Nous avons également eu une bonne expérience avec les automates traditionnels, qui peuvent certainement être utilisés pour les applications de contrôle HVAC. Cependant, après avoir étudié les capacités de la gamme de produits de contrôleurs PLC ouverts ciblés d'AutomationDirect, nous étions convaincus que cette plate-forme compatible Arduino aurait la flexibilité ouverte que nous recherchions, combinée aux caractéristiques robustes des systèmes PLC établis.
Our first project was re-automating the HVAC system of a nearby school. HVAC projects need to monitor many types of sensors for temperature, humidity, pressure, airflow, and more. They also need to control devices like solenoids and valves. In some locations, variable speed drives were needed for fan and pump control (Figure 2). A variety of control panels were needed, and the team could source all types of necessary devices from one supplier, speeding up design, procurement and fabrication efforts.
For this project, we automated the following equipment and packaged systems (Figure 3):
15 air handlers (which are supply fans with heating and/or cooling coils)
one chiller
two steam boilers
four hot water boilers
several water-supply pumps.
All logic was developed to run within the selected open PLC controllers. The controller logic was well suited for us to create our own temperature control algorithms, including a weather reset functionality that allows the system to adapt to the exterior climate. In many ways, the control results were better than what we had experienced with other common but dedicated off-the-shelf microcontrollers.
A PC running Visual Basic–like Xojo provided a supervisory front end so operators could visualize system function and adjust set points.
Le système a été mis en service rapidement et, comme le site était une école en activité, il a été nécessaire d'effectuer les mises en service finales en grande partie pendant les heures creuses. Nous avons constaté que les vérifications d'E/S étaient simples, tout comme elles l'auraient été pour un automate.
Le système de contrôle a fonctionné de manière fiable ; il y a beaucoup de capacité d'expansion; et le personnel de l'école a trouvé le système facile à utiliser. Nous utilisons maintenant le système pour la visualisation et le contrôle sur place. À l'avenir, nous pourrons ajouter davantage de systèmes contrôlés et même étendre les capacités d'exploitation. Actuellement, l'accès à distance s'effectue à l'aide de Google Desktop. Cela fonctionne extrêmement bien, mais ajouter un accès à distance directement à la plate-forme de contrôle aurait également été facile. Tout effort d'accès à distance nécessite une attention particulière à la cybersécurité.
Flexibilité moderne, robustesse traditionnelle
Parfois, la meilleure réponse d'ingénierie d'automatisation implique des produits et des solutions relativement dédiés, parfois appelés « adaptés à l'usage », mais ces solutions sont souvent coûteuses et peu flexibles. Pour résoudre ces problèmes et d'autres, les utilisateurs d'aujourd'hui préfèrent des conceptions plus modernes et ouvertes qui peuvent se connecter à une variété d'autres systèmes, sont exceptionnellement flexibles et ont beaucoup d'espace pour se développer.
Pour les types de systèmes CVC que notre société automatise régulièrement, nous avons trouvé que cette plate-forme de contrôleur PLC ouverte compatible Arduino était capable et d'un excellent rapport qualité-prix. Nous pouvons utiliser des langages et des méthodes de programmation modernes pour fournir un contrôle avancé, tout en nous connectant à toutes sortes d'appareils de terrain à l'aide de modules d'E/S et de signalisation éprouvés.
Bien que notre expérience avec cette plate-forme à ce jour ne concerne que les systèmes CVC, nous sommes convaincus que ses avantages seront également importants pour d'autres types d'applications commerciales et industrielles.
Tous les chiffres ont été publiés avec l'aimable autorisation d'AutomationDirect et de l'auteur.
Cet article a été initialement publié dans le
numéro d'avril du magazine InTech .
