Первые версии пельменных автоматов управлялись с помощью ПЛК. Мы использовали сначала Owen, потом Coolmay. А в свою очередь ПЛК получали команды на выдачу товара от встроенного компьютера, который мы называли "верхний уровень".
На стадии прототипирования в качестве компьютера использовались полноценные моноблоки, но с выходом на серийное производство решили перейти на более компактные одноплатные компьютеры.
И одновременно задумались с командой о возможности заменить программируемые логические контроллеры в вендинговых аппаратах.
Почему мы озадачились вопросом смены ПЛК на что-то другое?
- Покупка контроллера и модулей ввода/вывода дополнительные очень весовые затраты.
- У ПЛК нет возможности удаленно через Интернет обновлять программное обеспечение.
- Сложность переноса программы при замене ПЛК.
Какое решение мы нашли?
И в итоге при модернизации проекта "Вендинговый аппарат по приготовлению горячих пельменей" мы решили использовать в качестве "верхнего уровня" системы аппаратов одноплатный компьютер - и заменить им полностью систему управления включая весь функционал программируемых логических контроллеров.
Этапы установки одноплатного компьютера:
- Подбор оборудования и периферийных устройств, подходящих по своим характеристикам вендинговому аппарату;
- Подключение двигателей и приводов;
- Подключение датчиков;
- Реализация ПО управления автоматом на языке Python.
С каким оборудованием решили работать: изначально использовали одноплатный компьютер Repka Pi, подкупило импортонезависимое российское производство.
Возможности одноплатного компьютера Repka Pi:
- Ведет базу данных;
- Отображает пользовательский интерфейс;
- Производит обмен данных с сервером по сети Интернет;
- Выдает команды на ПЛК для запуска алгоритма приготовления пельменей или вывода автомата в сервисный режим.
Но, в ходе обсуждения выяснился основной недостаток, что у Repka Pi память хранится на MicroSD карте и в случае частых записей изменений в память, sd карта может достаточно быстро выйти из строя. В итоге решили перейти на Orange Pi, в том числе более мощный, являющийся аналогом Raspberry Pi.
Orange Pi выбрали также из-за его преимуществ:
- У него более производительный процессор, в отличие от Raspberry Pi;
- 8 Гб оперативной памяти;
- Возможность установки SSD M2 - у такого накопителя ресурс гораздо больше, чем у обычной MicroSD карты.
Для реализации функционала ПЛК на базе одноплатного компьютера мы стали использовать GPIO, а их в Repka Pi и Orange Pi по 40 штук.
Что такое GPIO? Это интерфейс, который реализуют вводы/выводы различного назначения, например, питание, заземление и прочее.
Нашей основной задачей является управления различными двигателями и считывание показаний с датчиков.
И тут без сложностей не обойтись!
Напряжение на входах и выходах одноплатного компьютера не должно превышать 3,3 В, а двигатели и часть датчиков работают от 24 В, поэтому нам обязательно нужны внешние схемы обвязки и преобразования уровней напряжения.
Наше решение:
Для управления DC двигателями и актуаторами мы применили релейные платы (рис.1) с напряжением управления 3 - 5 В, а реле способны коммутировать до 220В 10А.
Для подключение внешних датчиков, выдающих дискретный сигнал 24 В мы применили цифровой модуль преобразования логического уровня (рис.2) с выходным напряжением 3,3 В, который обеспечивает безопасность входов GPIO.
Концевые датчики, серводвигатели и сигналы управления на привода шаговых двигателей мы подключаем напрямую к GPIO, так как в этом случае напряжения 3,3 В достаточно для выполнения задачи.
Но тут еще одна сложность:
К сожалению, у нас имеется ограниченное количество GPIO на борту одноплатиника, но требуемых сигналов намного больше.
И выход прост:
Тогда мы применили модуль расширения GPIO (рис.3), работающего по интерфейсу I²C. Данный модуль имеет 16 дополнительных входов/выходов, а всего в интерфейсе I²C может быть до 8 таких модулей, соответственно количество доступных к подключению сигналов увеличивается на 128 штук - уже отлично!
И на этом этапе все возможные сложности наконец-то закончились.
Мы подобрали максимально подходящее оборудование, предусмотрели необходимые модули расширения, протестировали работу одноплатного компьютера и получили превосходный результат!
И что мы имеем в результате:
- Система управления устройствами стала более гибкой;
- Экономия на покупке и ремонте деталей;
- Возможность удаленно обновлять ПО.
Для консультации или подробной информации рекомендуем посетить наш сайт pel-meni.ru