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Sistemi real-time per sale prove
LA SFIDA
La possibilità, per aziende costruttrici di chiller, condizionatori e di unità terminali, di effettuare dei
test approfonditi permette di sviluppare al meglio le prestazioni dei prodotti e di ottimizzare i costi di
produzione mediante la ricerca di nuove soluzioni o il perfezionamento di quelle esistenti.
Lo strumento ideale per l’attività di laboratorio è pertanto un sistema di acquisizione dati:
ƒ Accurato e ripetibile
ƒ Integrato con la gestione della cella climatica e dell circuito idronico
ƒ Flessibile, per poter effettuare i test nelle condizioni più disparate
ƒ Affidabile
ƒ Adattabile
ƒ Scalabile
ƒ Altamente produttivo
Altri requisiti che spesso emergono sono:
ƒ aggiornare la strumentazione senza dover cambiare il software di gestione già esistente
(che a volte è frutto di anni di sviluppo), magari sostituendo un datalogger (che ha il proprio
standard di comunicazione);
ƒ svincolarsi dal un PC con Windows per la gestione dell’impianto, pur mantenendo un PC
con Windows per l’interfaccia utente e la reportistica;
LA SOLUZIONE
L’utilizzo di hardware National Instruments con sistema operativo real-time consente di creare
un’architettura estremamente versatile. In particolare sono stati utilizzati: un sistema PXI-SCXI con
controllore real-time; una scheda di acquisizione dati a 18 bit per ottenere un’accuratezza
eccezionale e con un channel-count elevato ed un sistema Compact Field Point con controllore
Real Time per avere un hardware ideale per la gestione dell’impianto.
Grazie al software in LabVIEW, compagno ideale del hardware real-time, è stato possibile
realizzare un’architettura client/server che, per la gestione dell’impianto, è svincolata dal PC.
Architettura hardware
Per l’acquisizione e la regolazione si è sfruttata la flessibilità dei prodotti National Instruments,
prevedendo un unico quadro elettrico contenente:
• un cestello PXI-SCXI, in cui, sono alloggiati:
- nella parte PXI: il controllore PXI-8187 e la scheda di acquisizione dati National
Instruments. E’ stata selezionata una scheda della serie M a 18 bit, in modo da
beneficiate della nuova tecnologia di queste schede che consentono una estreme
risoluzione ed accuratezza a dei costi assolutamente interessanti
- nella parte SCXI: una serie di moduli di condizionamento di segnale SCXI-1102 come
interfaccia tra i segnali di campo (termocoppie, PT100 e mA) e la scheda di
acquisizione.
Questa architettura ha, tra i suoi pregi, oltre ad una espandibilità praticamente illimitata,
anche un’estrema semplicità: per esempio non è necessario alcun cablaggio tra il
condizionamento del segnale SCXI e la scheda di acquisizione, il che si traduce anche in
una maggiore affidabilità nel tempo.
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•
due basi cFP-BP-8 dotate di controllore
real Time cFP-2100, con i moduli di I/O
digitale e di uscita analogica: (vedi
figura al lato)
- uscite analogiche per regolare
valvole ed altri attuatori;
- uscite digitali, per attivare
pompe, valvole, etc;
- ingressi digitali, per rilevare lo
stato dei vari organi ed eventuali
anomalie di funzionamento.
Da notare che uno dei vantaggi di
utilizzare i moduli cFP, è che questi
nascono come moduli “di campo” e
quindi con una affidabilità ideale per
questo tipo di utilizzo.
Il sistema è altamente scalabile (aggiunta
di hw su FP o su SCXI) e la sua
architettura distribuita, possibile grazie alla
comunicazione ethernet integrata nei
moduli, non solo non necessita di ulteriori
cablaggi specifici ma permette anche una
distribuzione spaziale delle
apparecchiature che potrebbero quindi
anche essere “mobili”.
Architettura software – Real Time
Come accennato, il sistema si basa su hardware dotato di sistema operativo Real Time. Questo
tipo di hardware ha l’affidabilità per cui erano famosi i PLC ma nasce per essere programmato in
LabVIEW, quindi con un linguaggio ad alto livello: flessibile, stabile nel tempo ed “economico” in
termini di sviluppo. Inoltre:
• il controllo della cella climatica e/o dell’impianto è attuato dai moduli Compact Field Point Real
Time di NI che, grazie al sistema operativo proprietario, sono in grado di garantire
un’affidabilità non raggiungibile con un sistema basato su PC.
• un sistema di acquisizione su un PXI Real Time ha tutti i vantaggi di un datalogger, in quanto il
sistema real-time è in grado di operare anche senza l’interfaccia utente. Anche in questo caso
la programmabilità in LabView è un plus importantissimo che consente, tra l’altro, sviluppi con
costi molto contenuti.
Il sistema Real Time sarà corredato
dell’opportuno client di visualizzazione,
software
che
potrà
essere
appositamente realizzato. In alternativa,
se l’azienda ha un software di gestione
già “standardizzato”, una strada molto
interessante è quella di implementare
nel sistema Real Time il protocollo di
comunicazione necessario per simulare
un datalogger ormai obsoleto, preservando il software di gestione, che potrebbe essere stato frutto
di un precedente investimento pluriennale.
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Alcune schermate
Architettura software – PC
In linea generale, questa architettura consente un’estrema versatilità e l’interfaccia utente potrebbe
essere realizzata, per esempio, con:
ƒ PC Client su macchine Windows o Linux con software LabVIEW;
ƒ client remoto su IE (pannelli integrati), anche con sistemi Windows CE, con
software LabVIEW;
ƒ riutilizzo di un software esistente.
Mantenere i PC con interfaccia utente Windows consente di ottimizzare al meglio la gestione e la
reportistica delle prove seguite, integrandosi anche in modo ottimale con la rete aziendale e con i
data base dell’azienda. Alcuni dei plus che si hanno con questa soluzione sono:
ƒ multipostazione: possibilità di avere più postazioni indipendenti di analisi dei dati;
ƒ possibilità di ampliare il sistema in modo efficace, per esempio per fare prove “fuori
standard” per attività di sviluppo.
Prodotti NI utilizzati
Il Sistema è basato su prodotti HW e SW National Instruments:
• cFP Real-Time
• PXI-1052 con controllore PXI Real-Time
• PXI-6280M e moduli SCXI-1102
• LabVIEW 8.0
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