Dla działu badawczo-rozwojowego wiodącego producenta urządzeń gospodarstwa domowego na świecie przygotowaliśmy system do badania komponentów hydraulicznych wykorzystywanych do budowy prototypów zmywarek do naczyń. W oprogramowaniu zawarto elastyczne możliwości konfigurowania sposobu działania, aby ułatwić korzystanie z aplikacji w oddziałach firmy, funkcjonujących na różnych kontynentach.
Budowa systemu do badania komponentów hydraulicznych zmywarek
Do budowy systemu do badania zmywarek do naczyń wykorzystaliśmy cztery termoparowe czujniki temperatury (T1..T4), cztery czujniki ciśnienia (P1..P4), dwa przepływomierze (Q1, Q2) i dwa zbliżeniowe czujniki indukcyjne, umożliwiające pomiar prędkości obrotowej mieszadeł spryskujących w zmywarce (N1, N2). Do monitorowania sygnałów z czujników pomiarowych zaproponowaliśmy wykorzystanie następujących modułów pomiarowych:
- pomiar temperatury – czterokanałowy moduł SmartMod HE359THM100 firmy Horner APG,
- pomiar ciśnienia i przepływu – ośmiokanałowy moduł analogowych wejść prądowych SmartMod HE359ADC220 firmy Horner APG,
- zliczanie impulsów z czujników indukcyjnych – czterokanałowy moduł wejść cyfrowych z licznikami MOD-4DI firmy Aspar.
Dodatkowo do analizy parametrów elektrycznych wybraliśmy wielofunkcyjny miernik parametrów sieci elektrycznej SENTRON PAC3100 firmy Siemens. Komunikację pomiędzy komputerem PC i wszystkimi modułami pomiarowymi zrealizowaliśmy za pomocą konwertera USB-RS485 model ARB-0612 firmy Aspar. Nasze oprogramowanie posiada opcję samodzielnego wykrywania portu szeregowego COM w komputerze PC, do którego został podłączony system pomiarowy. Monitorowanie parametrów odbywało się w odstępach pięciosekundowych w oparciu o protokół komunikacyjny Modbus RTU.
Panel konfiguracyjny aplikacji
Ze względu na to, że firma zamawiająca oprogramowanie posiada działy badawczo-rozwojowe w różnych krajach, na kilku kontynentach, konieczne było przygotowanie elastycznej możliwości konfigurowania sposobu działania aplikacji. Podstawowym wymogiem było wyświetlanie wyników pomiarów w takich jednostkach, jakie są najpopularniejsze w danym kraju (Niemcy, USA, Australia, Chiny). Przy uruchamianiu programu wczytywana jest poprzednio wykorzystywana konfiguracja, lecz operator każdorazowo ma możliwość wprowadzenia zmian. Wyniki pomiaru temperatury mogą być wyświetlane w stopniach Celsjusza [°C], stopniach Fahrenheita [°F] i Kelwinach [K]. Dla pomiarów ciśnienia dostępnymi jednostkami są bary [bar], megapaskale [MPa], funty na cal kwadratowy [Psi] i kilogram-siła na centymetr kwadratowy [kG/cm^2]. W przypadku natężenia przepływu wody operator może wybrać litry na sekundę [L/s], minutę [L/m] i godzinę [L/h], metry sześcienne na sekundę [m^3/s], minutę [m^3/min] i godzinę [m^3/h] oraz stopy sześcienne na minutę [CFM]. Wyniki pomiarów parametrów elektrycznych, zgodnie z ustaleniami, są wyświetlane bez możliwości zmiany jednostek: moc czynna P(AC) [W], moc bierna Q(AC) [VAR], moc pozorna S(AC) [VA] i zużycie energii EC [Wh].
Panel konfiguracyjny oprogramowania pozwala dodatkowo na dezaktywację wyświetlania wyników z czujników, które np. nie zostały podłączone w danym momencie do systemu (Sensor activation). Operator ma także możliwość skorygowania wyniku pomiaru dla każdego sensora (Correction parameters). Po wprowadzeniu odpowiednich parametrów A, B i C funkcji kwadratowej wyniki mogą być np. przesunięte o stałą wartość lub dwukrotnie zwiększone. W panelu konfiguracyjnym została również zawarta opcja indywidualnego doboru kolorów linii wyświetlanych na wykresach dla każdej mierzonej wielkości (Plot color).
Interfejs użytkownika programu do badania komponentów hydraulicznych zmywarek do naczyń składa się z dwóch podstawowych części. Po lewej stronie ekranu znajduje się panel sterujący wraz z kontrolkami wyświetlającymi wyniki pomiarów temperatury, ciśnienia, natężenia przepływu, prędkości obrotowej i parametrów elektrycznych. Prawą część ekranu (domyślnie po uruchomieniu aplikacji) zajmuje wykres prezentujący zmiany wartości mierzonych parametrów w czasie testu. W prawym górnym narożniku ekranu wyświetlana jest aktualna godzina, a w lewym górnym narożniku czas trwania testu od momentu naciśnięcia przycisku „Start/Stop”. Poniżej okienka z czasem procesowym znajdują się cztery przyciski (~~~, P/Q, P/N i Q/N) pozwalające operatorowi systemu na dokonanie wyboru aktualnie wyświetlanego wykresu. Zgodnie z wymaganiami odbiorcy w programie miały się znaleźć cztery wykresy: podstawowy, na którym prezentowane są zmiany wartości monitorowanych parametrów w czasie testu oraz trzy dodatkowe wykresy prezentujące zależności (charakterystyki) ciśnień od ilości obrotów P(N), ciśnień od natężeń przepływu P(Q) i natężeń przepływu od ilości obrotów Q(N). Zastosowane w programie rozwiązanie pozwoliło na obserwowanie przez operatora dużych, czytelnych wykresów i możliwość szybkiego przełączania się pomiędzy nimi.
Poniżej przycisku „Start/Stop” w aplikacji znajdują się trzy kontrolki pozwalające na wyświetlenie maksymalnych zmierzonych wartości mocy czynnej, biernej i pozornej. W dowolnym momencie można wartości te wyzerować naciskając przycisk „CLR Min/Max”, powodujący wysłanie odpowiedniej komendy do miernika parametrów elektrycznych PAC3100. Podstawowy wykres monitorowanych parametrów posiada możliwość wyświetlania danych z czterech godzin testu. Zastosowaliśmy pięć osi rzędnych (pionowych) – oddzielnie dla każdej z grup monitorowanych wielkości. Zakresy i jednostki prezentowane w opisie osi po lewej stronie wykresu są zgodne z ustawieniami w panelu konfiguracyjnym. Po prawej stronie wykresu znajduje się oś powiązana z monitorowanymi parametrami elektrycznymi. W każdej chwili testu operator może za pomocą okienka legendy wykresu wyłączyć wyświetlanie nieistotnych w danym momencie linii (parametrów).
Po wybraniu przycisku „P/Q”, „P/N” lub „Q/N” następuje przełączenie pomiędzy wykresem wyświetlanym w danym momencie na ekranie. Powyższy rysunek prezentuje wybrany wykres P/Q, na którym są wyświetlane wszystkie zależności pomiędzy zmierzonymi ciśnieniami (P1, P2, P3 i P4) a natężeniami przepływu wody (Q1, Q2). W podobny sposób można wyświetlić zależności P/N i Q/N. Mechanizm przełączania pomiędzy czterema wykresami pozwolił na wyświetlenie w czytelny sposób trzydziestu sześciu przebiegów (linii na wykresach).
Po uruchomieniu testu program sprawdza obecność na dysku lub automatycznie tworzy folder ..\Data, przeznaczony do zapisywania wyników przeprowadzonych testów komponentów hydraulicznych zmywarek. W momencie uruchomienia testu w folderze „Data” tworzony jest podfolder z nazwą zbudowaną w oparciu o datę i godzinę uruchomienia testu np. ..\Data\2022_03_06__14_29_39.
Do tak przygotowanego folderu w momencie zakończenia testu zmywarki zapisywanych jest pięć plików. Najważniejszy jest oczywiście plik z zapisanymi wszystkimi wynikami pomiarów zrealizowanych w trakcie trwania procedury testowej. Aby ułatwić analizę off-line zebranych danych, wyniki pomiarów są zapisywane do pliku w formacie .csv. Pliki te mogą być otwierane bezpośrednio w arkuszu kalkulacyjnym Microsoft Excel. Plik zawiera kolejny numer pomiaru (Id), czas wykonania pomiaru (Time) oraz wyniki pomiarów z czujników podłączonych do systemu. Wyniki pomiarów są zapisywane zgodnie z jednostką wybraną w panelu konfiguracyjnym.
Oprócz pliku z wynikami pomiarów, po zakończeniu badania zapisywane są także cztery wykresy do plików graficznych w formacie .png. Podobnie jak w przypadku pliku z danymi, do utworzenia nazw plików graficznych wykorzystywana jest data i godzina uruchomienia testu. Wykres prezentujący zmiany wartości parametrów w czasie testu zapisywany jest w pliku z nazwą zawierającą słowo „Plots”. Wykresy prezentujące zależności ciśnień od ilości obrotów posiadają w nazwie oznaczenie „P(N)”, ciśnień od natężeń przepływu oznaczenie „P(Q)” a natężeń przepływu od ilości obrotów dopisek „Q(N)”. Pliki graficzne z wykresami pozwalają na wykonanie szybkiej analizy uzyskanych wyników, natychmiast po zakończeniu procedury testowej. Pliki te mogą być również dołączane do prezentacji lub raportów podsumowujących przeprowadzone testy.
Chętnie przygotujemy dla Państwa oprogramowanie realizujące procedury testowe, współpracujące ze sterownikami PLC, kartami pomiarowymi, multimetrami, modułami I/O i innymi urządzeniami pomiarowo-sterującymi.
Zapraszamy do kontaktu!
