При эксплуатации конвекционных ротационных печей возникла проблема с ремонтом шкафов управления и панелей оператора. Во-первых стоят дорого, во-вторых, после ввода санкций, многие компоненты официально перестали поставляться и стали еще дороже… Поэтому возникла идея собрать свой шкаф управления с панелью оператора. Есть готовое решение от КИП-Сервис - BakeControl https://kipservis.ru/control_box/BakeControl.htm. Уверен, что их решение прекрасно работает. Но использованный контроллер явно не позволяет хранить большое количество данных с прорисовкой режимов работы в виде графиков и возможностью удаленного подключения для редактирования рецептов и режимов печи. А самое главное — нет возможности самим изменить программу для своих специфических задач. Поэтому решил сделать свою систему управления на доступных устройствах, что вдобавок к указанным преимуществам, снимает зависимость от производителя и уменьшает стоимость.
Идея реализации такого проекта возникла в тот момент, когда узнал, что есть утилиты для обмена между Modbus устройствами и ПК на Linux. Как настроить и реализовать, написал статью: Подключение от Linux к приборам «ОВЕН» по протоколу ModBUS с помощью утилиты modbus_cli (комментарий). В комментариях к этой статье рассказали о более оптимизированной утилите, о которой тоже написал статью Подключение от Linux к приборам по протоколу ModBUS с помощью утилиты mbpoll. Оставалось выбрать, в какой системе сделать программу взаимодействия компьютера и Modbus устройств. Исходя из опыта работы, можно сделать кросплатформенные системы, если разворачивать apache сервер на ПК. А программировать на PHP очень удобно. Осталось реализовать интерактивный интерфейс оператора в браузере, используя javascript. На javascript реализован основной задатчик дискреты обмена между ПК и Modbus устройствами.
В названии уже указал, что в проекте используется Raspberry pi 5. Он и выступает тем контроллером верхнего уровня, и он же управляет панелью оператора в виде сенсорного диcплея. Он же может быть и основным устройством управления, так как на нём есть пины GPIO. Но для управления тех процессом в режиме реального времени, такое решение доверия не вызывает. Для непосредственного управления распределенными процессами хорошо подходят программируемые реле. Для случая взаимодействия с Raspberry хорошо подходит ПР103 от компании «ОВЕН» с Ethernet интерфейсом. Обмен информацией происходит по протоколу ModBus TCP. Использование программируемого реле с обменом по rs485 через преобразователь интерфейсов тоже будет хорошо работать, просто не хотелось ставить ещё одно устройство. Управление выпечкой в пределах одного рецепта производится программируемым реле.
Основной экран панели оператора позволяет прослеживать параметры в режиме реального времени, управлять параметрами выпечки, управлять выпечкой в ручном режиме. Управлять устройствами печи можно как с сенсорного дисплея, так и с отдельно выведенных кнопок от программируемого реле. Во время выпечки можно менять как температуру, так и длительность этапов выпечки. На основном экране есть индикация аварийных режимов работы (нижняя таблица). На основном экране верхняя часть изменяется при обновлении страницы нижняя часть меняется каждую секунду выводя данные после опроса ПР103.
Выбор и изменение рецептов производится с сенсорного дисплея. С основного экрана можно выбирать рецепт по номеру. Для выбора рецепта с известными названием и параметрами нужно перейти на другой экран, нажав на кнопку (ссылку) РЕЦЕПТЫ. Пролистать странцу в нужное место и в соответствующей строке рецепта нажать кнопку (ссылку) ВЫБРАТЬ. Для начала выпечки по выбранному рецепту нужно записать его в программируемое реле, нажав на кнопку ЗАПИСАТЬ на основном экране.
Изменение и добавление рецептов можно с экрана «РЕЦЕПТЫ». После изменения нужных параметров, или добавления нужно пролистать до нижней части экрана и нажать на кнопку ЗАПИСАТЬ. С сенсорного дисплея не очень удобно редактировать рецепты. Появляющаяся клавиатура очень маленькая. Есть еще три варианта более удобного редактирования.
- Можно подключить клавиатуру и мышь для ввода букв и чисел.
- Можно удаленно подключиться к Raspberry pi и редактировать с использованием клавиатуры и мыши.
- Рецепты записаны в виде одного текстового файла, размещенного в папке пользователя. Это позволяет открыть доступ по ftp к этой папке и редактировать этот файл не мешая технологическому процессу. Для удобного редактирования на заводе сделан сервер, который позволяет редактиовать рецепты на устройствах в локальной сети с браузера. Дополнительно это позволяет тиражировать рецепты простым копированием файла, как с флэшки, так и с использованием сервера из браузера.
Ведется архив действий оператора. Можно просмотреть, нажав на кнопку (ссылку) АРХИВ. Ежедневно создается новый файл в папке Archiv в который записываются информация об изменениях при нажатии на кнопку. Время нажатия на кнопку, параметры рецепта, при задании рецепта. Запись производится только при нажатии на сенсорные кнопки на дисплее. К папке Archiv также есть доступ по ftp.
Для более детального прослеживания пишутся параметры, по которым строятся графики. Просмотреть их можно нажав на кнопку (ссылку) ГРАФИКИ. В папке Archiv создается еще один файл, в который каждые 10 секунд пишутся параметры прочитанные с программируемого реле. Файл за 24 часа занимает менее 1 Мб.
Для создания графиков есть много дополнений и библиотек для PHP. Но и здесь хотелось по максимуму не зависеть от сторонних библиотек. Поэтому прорисовка и возможности задания параметров самописные. Параметров немного, для прослеживания достаточно масштабирования по времени. Это и реализовано.
Статья получилась ознакомительная. Чтобы попробовать программу в работе достаточно купить программируемое реле ПР103. Компьютер подходит с большинством версий Linux (Я использую Debian 11.7). Для прошивки ПР103 нужен компьютер на windows. https://disk.yandex.ru/d/gZ1POWKLwZ4X4A ссылка на архив с программами и инструкцией по установке.
