طراحی و ساخت پنل هوشمندساز
امروزه یکی از مسائل روز دنیا IOT یا اینترنت اشیا می باشد.اینترنتِ اشیاء مفهومی جدید در دنیای فناوری و ارتباطات بوده و به طور خلاصه فناوری مدرنی است که در آن برای هر موجودی (انسان، حیوان و یا اشیاء) قابلیت ارسال داده از طریق شبکه‌های ارتباطی، اعم از اینترنت یا اینترانت، فراهم میشود. بستر اینترنت اشیا بر امواج رادیویی بی‌سیمی قرارداده شده که به دستگاه‌های مختلف این امکان را می دهند تا از طریق اینترنت با یکدیگر به برقراری ارتباط بپردازند. این بستر شامل استانداردهایی مانند وای‌فای، بلوتوث کم‌مصرف، NFC، RFID و غیره است. بر اساس بررسی های موسسه IDC ارزش بازار محصولات و خدمات اینترنت اشیا تا سال ۲۰۱۷ به ۷٫۳ ترییون دلار می رسد. این در حالی است که بازار مذکور در سال ۲۰۱۲ تنها ۴٫۸ تریلیون دلار ارزش داشت. بر همین اساس نام‌های بزرگی مانند سامسونگ، ال‌جی، اپل، گوگل و فیلیپس در حال حاضر بر روی دستگاه‌های متصل به هم کار میکنند و شرکت‌های کوچک بی‌شماری نیز به تحقیقات در این زمینه مشغولند. براساس تحقیقات انجام شده انتظار می‌رود ۴٫۹ میلیارد دستگاه مرتبط با هم در سال جاری مورد استفاده قرارگیرند و این رقم تا سال ۲۰۲۰ به ۲۵ میلیارد برسد .
اما با توجه به تازه بودن این مبحث در ایران ،سال گذشته سمیناری در این زمینه در استان اصفهان برپاشد و در قالب آن پروفسور روب وان کرنبرگ اظهار کرد: ۲۰ سال پیش این بحث در ادارات کاربرد داشت، اما بعدها متوجه شدند که می‌توان در خیابان‌ها نیز از آن استفاده کرد؛ به این صورت اینترنت اشیاء جایگاهش در اروپا را پیدا کرد و می‌توان گفت امروزه اروپاییان در زندگی روزمره‌شان نیز از این امر استفاده میکنند و این چیزی است که کمیسیون اروپا به آن رسیده و امروزه کاربردش را می‌بینیم. وی با بیان اینکه بحث اینترنت اشیاء بحث جدیدی است، خاطرنشان کرد: استادها و دانشجویان را می‌بینم که اینجا در بحث اینترنت اشیا خوب کار میکنند البته در اروپا نیز هنوز در قسمت‌های ابتدایی این بحث هستیم و با توجه به مهندسان ماهری که وجود دارد، شروع این کار شروعی سخت نخواهد بود. کرنبرگ با اشاره به کاربردهای اینترنت اشیاء، خاطرنشان کرد : به طور مثال یک شهر در اسپانیا ۱۰ هزار سنسور نصب کرده است که شامل سنسورهایی مثل سنسور دما و یا سنسور حرکتی که روی اتوبوس‌ها قرار داده‌اند، میشود. با توجه به این سنسورها دولت تمام اطلاعات مردم را می‌گیرد حتی چین نیز در این امر فعال است و سعی میکند بحث اینترنت اشیا را گسترش دهد تا بتواند مدیریت بهینه‌ای بر روی منابع و مردم‌اش داشته باشد.
تشریح پنل هوشمندساز:
ازویژگیهای خاص تکنولوژی IOT ، هوشمندسازی و اتوماسیون اتصال این تکنولوژی ها سایر صنایع است. و ضمن ارتباط با و اتصال این تکنولوژی با این صنایع می تواند تحولی عظیم دراین حوزه ها ایجاد نماید. اما برای ورود به هرتکنولوژی نیازمند به فرهنگ سازی در آن حوزه وجود دارد که این کار تنها با قیمت مناسب میسرخواهد شد. لذا ما سیستمی تحت عنوان پنل هوشمندساز IF Panel را ارائه داده ایم که ضمن کیفیت بالا، کاربری آسان دارای قیمت مقرون به صرفه ای می باشد. این پنل هوشمندساز برای ارتباط با سنسورها از پروتکل RS485 استفاده میکند که دارای مزایایی می باشد که در ادامه به آن اشاره میگردد.
انواع مختلفی از پروتکل های ارتباطی صنعتی از جمله RS485، RS422، RS232 وجود دارد که پروتکل RS485 یکی از مهم ترین انواع آن است که ما در ادامه به مقایسه آنها میپردازیم.
PLC ها از RS232 برای گفتگو با سایر ماژول ها و حتی سایر PLC ها استفاده می کنند. این ماژول ها نیز از پروتکل RS232 استفاده می کنند،
و از انواع آنها می توان موارد زیر را نام برد:
- رابط اپراتور یا HMI
- کامپیوتر
- کنترل کننده های موتور یا درایوها
- ربات
- برخی از سیستم های بصری
پروتکل RS232 دو نوع مختلف دارد.
DTE به معنی تجهیزات ترمینال داده ها (Data Terminal Equipment). یک مثال معمول از آن: کامپیوتر.
DCE به معنی تجهیزات ارتباطی داده ها(Data Communications Equipment) . یک مثال معمول از آن:مودم.
مسئله مهم این است که دو دستگاه DTE یا دو دستگاه DCE بدون کمک نمی توانند با هم گفتگو کنند. به همین منظور اتصال دستگاه ها با استفاده از کابل معکوس (null-modem) میسر میشود. معمولا PLC ها از نوع DTE و دیگر دستگاه های مورد استفاده از نوع DCE هستند و همگی باید با یکدیگر گفتگو کنند.
یک نمونه بسیار رایج که بسیاری از مردم با آن آشنایی دارند، اتصال کامپیوتر به پرینتر است. در حالی که استفاده از پورت USB به استانداردی رایج تبدیل شده، در چاپگرهای قدیمی موجود در مراکز کاری و اداری همچنان از RS232 استفاده می شود. کابل و پروتکل RS232 به کامپیوتر اجازه میدهند تا از طریق یک سیگنال ولتاژ، دستوری را به پرینتر ارسال کند. و پرینتر پس از تشخیص دستورات، عملیات چاپ را تکمیل میکند.
معایب پروتکل RS232 :
سرعت پایین در انتقال اطلاعات. داده ها با سرعت حدودا ۲۰ کیلوبایت در ثانیه منتقل می شوند. این سرعت در مقایسه با آنچه امروزه استفاده می شود، بسیار کم است. طول کم کابل مورد استفاده. حداکثر طول کابل قابل استفاده در حدود ۵۰ فوت است. دو مشکلی که هنگام استفاده از کابل های طولانی تر رخ میدهد، مقاومت سیم و افت ولتاژ است. به همین دلیل نمی توان از پروتکل RS232 در تکنولوژی های جدید مورد استفاده در سیستم های از راه دور، استفاده کرد.
پروتکل RS485 با RS232 پیکربندی و مشخصات RS485 ، آن را سریع تر کرده و باعث میشود بتواند طیف وسیع تری از داده ها را منتقل کند. استفاده از RS232، محدود به پنجاه فوت کابل است. در حالیکه حداکثر طول کابل برای RS485 معمولا ۱۲۰۰ متر یا حدود ۴۰۰۰ فوت است.
برخلاف پروتکل RS232، پروتکل RS485 یک استاندارد اصلی ندارد و بسیاری از اتصالات قدیمی DB-9 هم در آن استفاده میشود. در برخی از برنامه ها، نوارهای ترمینال (terminal strips) به جای یک رابط استفاده میشدند. این باعث شد که پروتکل RS485 یک ارتباط سریال تطبیق پذیر باشد و به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.
کی دیگر از مزایایی که قبلا گفتیم، تعداد دستگاه های قابل اتصال است. RS485 می تواند تا ۳۲ دستگاه متصل را اداره کند. RS232 تنها قادر به اداره کردن یک دستگاه است. این مسئله به کاربران اجازه میدهد تا در تولید تجهیزات، با استفاده از یک پروتکل، برنامه های بزرگتر و ماشین های کامل را بهم متصل کنند. میدانیم نویزهای الکتریکی مشکلات متعددی در الکترونیک ایجاد میکنند ولی RS485 حساسیت کمتری به نویز دارد. درحالیکه RS232 از زمین برای رمزگشایی داده های منتقل شده استفاده میکند که باعث ایجاد اختلال های ناشی از نویز الکتریکی میشود. RS485 از این مسئله جلوگیری میکند و با محافظت از کابل ها از ایجاد نویز جلوگیری میکند.
کاربرد پروتکل RS485
یک مثال بسیار رایج در جهان اتوماسیون، کنترل از راه دور VFD ها (درایو یا اینورتر) است. یک شبکه ساده از PLC، VFD و یک HMI ، امکان کنترل از راه دور موتورها را در یک محیط صنعتی میدهد. به عنوان مثال شما یک پمپ آب را موقع پر کردن یک محفظه (vessel) مانیتور میکنید و به نظرتان سرعت پر شدن محفظه متناسب با نیاز نیست. پس با استفاده از شبکه RS485 میتوانید از مرکز کنترل، پمپ را از راه دور مانیتور و کنترل کنید. این امکان از طریق اتصال HMI به PLC و بوسیله RS485 فراهم میشود و PLC هم به وسیله RS485 به VFD وصل میشود. در واقع PLC برای مانیتور کردن میزان آب در محفظه برنامه ریزی شده است و در صورت نیاز، کنترل دستی جریان را نیز میسر می سازد. میدانیم VFD سرعت پمپ آب را کنترل میکند و همه موارد گفته شده باعث افزایش سرعت VFD میشود. می بینیم مشکل با ارتباطات RS485 حل شده است.
تمایز اصلی ارتباط های RS485 و RS422 نسبت به RS232 در چند کاربره بودن آنهاست. در مورد RS232 اشاره کردیم که یک اتصال point to point بوده و فقط دو تجهیز را به یکدیگر متصل می کند. اما، RS485 و RS422 این قابلیت را دارند که چندین تجهیز را به یکدیگر متصل کنند.
پنل هوشمند و کنترل از راه دور GSM و اینترنت:
در این پنل ما از پروتکل RS485 استفاده نموده ایم که جهت اتصال سایر تجهیزات و سنسورها بسیار مناسب و دقیق است. از سایر ویژگی این سیستم می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- تعریف رمز ورود منحصر به فرد برای هر پنل و قابلیت ویرایش رمز توسط کاربر.
- قابلیت کنترل دمای محیط با تعریف دمای مجاز مانند دمای پایین و دمای بالا و روشن کردن سیستمهای گرمایشی و سرمایشی، قابلیت اندازه گیری دمای محیط و ارسال از طریق پیام کوتاه.
- قابلیت کنترل تجهیزات محیط (مانند سیستم های روشنایی، موتورهای برقی، سیستم های نمایشگر، سیستم های نظارتی، سیستم های صوتی(.
- امکان ذخیره و تعریف ۴ شماره تلفن و تماس با آنها در هنگام وقوع حادثه، حریق و یا ورود غیر مجاز.
۱٫ارسال پیامک هشدار در صورت قطع برق اصلی دستگاه.
۲٫مدیریت سنسور در فضاهایی مثل گلخانه یا منازل به نحوه ای که می توان با اپلیکیشن ios/Android فضای اطراف را مانیتورینگ نمود. دراین قسمت امکان انتخاب گل،گیاه یا میوه مورد نظر وجود دارد که با انتخاب آن بتوان شرایط محیط گلخانه یا محیط مد نظر را بلحاظ دما، رطوبت و نور تنظیم نمود.
۳٫پنل تایمینگ زمان فعالیت رله های خروجی(مدیرت عملگرها مثل سیستم گرمایشی، روشنایی و سرمایشی): بدین صورت که در این سیستم می توان سال،ماه، روز و ساعت فعالیت، خاموش و روشن شدن رله های خروجی را بصورت دقیق طراحی نمود. این مساله در گل خانه ها باغ ها و منازل مسکونی می توان بسیار مورد استفاده قرار گیرد.
۴٫امکان تعریف سناریو برای دستگاه توسط اپلیکیشن: به این شکل که ما میتوانیم از طریق اپلیکیشن تلفن همراه معین نمائیم که هنگام فعال با غیرفعال شدن کدام زون ها کدام رله ها روشن یا خاموش شود. این ویژگی از منحصر به فرد ترین ویژگی های این دستگاه است که شخص می تواند به زبان ساده با تلفن همراه برای دستگاه سناریو طراحی نمایید.
