Temp Controller - pomiar i analiza temperatury.

 

    Nikogo chyba nie trzeba przekonywać,że wielu dziedzinach bardzo ważny jest pomiar temperatury. Pomijając oczywiste mierzenie temperatury gdy jesteśmy chorzy temperatura i jej prawidłowa wartość są istotne w wielu dziedzinach życia. Niezakłócona, stabilna i bezawaryjna praca serwerów zależna jest od temperatury. Wiele artykułów żywnościowych wymaga chłodzenia. Temperatura ważna jest w przemyśle, w procesach produkcyjnych jak i podczas przechowywania wrażliwych substancji. Pomiar i kontrola temperatury jest także bardzo ważna w medycynie. Występuje wiele leków i szczepionek, które należy przechowywać w odpowiednio niskiej temperaturze. Dowiedzieć się o tym mogliśmy ostatnio podczas trwającej pandemii COVID-19, gdzie okazało się że niektóre szczepionki są bardzo wrażliwe na wysoką temperaturę i źle przechowywane po prostu nie będą nadawały się do użytku. Powiatowe Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne jasno przedstawiają zasady magazynowania leków i szczepionek wymagających niskich temperatur:

"Należy stale, całą dobę (codziennie, także w dni wolne od pracy) monitorować temperaturę wewnątrz chłodziarki tj. ciągłe monitorowanie urządzeniami elektronicznymi z funkcją rejestracji wartości temperatury oraz powiadamiania w przypadku nieprawidłowej temperatury."

Przeglądając dostępne na rynku systemy doszliśmy do wniosku, że nie ma sytemu, który spełniałby oczekiwania dotyczące pomiarów temperatur, oraz nie ruinował budżetu.  Dlatego opracowaliśmy własne rozwiązanie systemu do pomiaru temperatury.

Podstawowe cechy :

• Skalowalny system od 1 punktu pomiarowego (lodówki)
• Zapis temperatury do historii i jej późniejsza analiza
• Sprawdzenia zasilania urządzeń - Sygnalizacja Braku prądu.
• Programowanie reakcji na przekroczenie zadanych wartości temperatury (max/min), oraz braku zasilania.
• Współpraca z automatyką budynkową, centralami alarmowymi modułami powiadamiania itp.
• Współpraca z modułem SMS - wysyłanie komunikatów o alarmach.
• Możliwość dopasowania rozwiązania do konkretnych potrzeb klienta

 

System składa się ze sterownika/kontrolera. To on jest sercem układu. Zbiera i analizuje dane z modułów termometrów.

Cechy sterownika w wersji podstawowej:

• obsługa 2 termometrów wbudowanych w  sterownik (montaż termometru do 10 m od sterownika)
• Pomiar temperatur od -55 do +125 ºC z dokładnością  +/-0,5º w zakresie od -10º do +85º  i +/- 2º w pozostałym zakresie
• zegar czasu rzeczywistego
• 8 programowalnych wyjść OC + 1 wyjście OC sygnalizujące awarie i inne zdarzenia systemowe
• pamięć 25 000 zdarzeń (przy normalnej pracy beż dużej ilości wysterowań taka ilość zdarzeń wystarcza nawet na 2 lata)
• Zasilanie 12V z zewnętrznego zasilacza najlepiej z podtrzymaniem akumulatorowym
• Monitorowanie  napięcia zasilającego Programowanie alarmu o niskim napięciu zasilania świadczące o rozładowaniu akumulatora zasilającego moduł.
• Magistrala RS485 do podłączenia Modułów Termometrów.
• złącze USB do programowania i komunikacji ze sterownikiem - odczyt zapis konfiguracji, odczyt historii itp..

 

Dodatkowo można zamówić sterownik w rozszerzonej wersji zawierającej:

• dodatkowe wejścia/wyjścia
• dodatkowe moduły termometrów
• moduł WiFi
• moduł GSM do powiadamiania SMS
• układy na życzenie klienta

 

Gdy wystarczający jest pomiar z jednego lub dwóch miejsc będących blisko siebie sterownik może pracować jako urządzenie autonomiczne.  Jednak gdy ta odległość jest duża np 50,100, 200, 1000 m  lub potrzebujemy pomiaru z większej ilości punktów należy do sterownika dodać moduły termometrów.

Moduły termometrów podłącza się do magistrali sterownika. Jest to standardowa magistrala RS485.  Dzięki temu uzyskujemy system rozproszony i mamy możliwość uzyskania pomiarów z wielu miejsc np. chłodni czy lodówek.

Podstawowe cechy modułu termometru:

• Możliwość podłączenia do dwóch termometrów jak w sterowniku.
• Wejście do monitorowania braku zasilana 230V~  (należy podłączyć napięcie od 5 do 15 V AC/DC np poprzez transformator czy zasilacz podłączany przy monitorowanym urządzeniu)
• Zasilanie 12V. Najlepiej z zasilania z podtrzymaniem akumulatorowym. Może to być ten sam zasilacz, który zasila sterownik.
• Transmisja temperatury za pomocą magistrali RS485
• Możliwość wyświetlania temperatury na opcjonalnym panelu LCD

Przykładowy schemat podłączenia urządzeń systemu:

 Przykładowe zastosowanie systemu pomiaru temperatury w połączeniu z Automatyką budynkową opartą na centrali Integra firmy Satel:

 

Oprogramowanie.

Do zarządzania i obsługi sytemu stworzyliśmy dedykowane oprogramowanie:

Jest ono przyjazne dla użytkownika. Nie wymaga instalowania. Nie potrzebuje specjalistycznych baz danych, połączeń konfiguracji. Program wymaga jedynie zainstalowanego środowiska .NET w wersji 4.

Po pobraniu i uruchomieniu pojawi się prosty interfejs użytkownika:

 

Na górze menu mamy dwa główne elementy Historia i Konfiguracja.  Pierwszy otwiera menu z opcjami do obsługi  zapisanej historii  temperatury, zdarzeń systemowych itd. W drugim Konfigurujemy ustawienia sterownika, sytemu, programu.

Jedną z głównych opcji Konfiguracji jest opcja Konfiguruj moduły. Konfigurujemy tutaj każdy moduł systemu tj sterownik i moduły termometrów:

 

 

Każdy moduł podłączony do magistrali posiada swój adres. Sterownik posiada zaprogramowany na stałe adres FF, zaś każdy z dodatkowych modułów termometrów posiada zworki do ustawiania adresu od 0 do 7. Wszystkie elementy konfiguruje się tak samo.

Na początku Należy podać nazwę dla modułu. Np lokalizację urządzenia jak na przykładzie (Serwerownia).

Każdy z modułów może mieć jeden lub dwa termometry.  Zaznaczamy który z nich jest aktywny. System automatycznie zarządza podłączonymi termometrami, identyfikując je jednoznacznie i na stałe. Termometr T1 będzie już zawsze T1 nie zamieni się kolejność termometrów np po ponownym uruchomieniu. Wykrywana jest też wymiana czujnika termometru na inny. System automatycznie sam dokona korekty w ustawieniach starając się zachować wcześniej ustaloną kolejność.

Zaznaczamy który z termometrów jest aktywny. Należy także nadać mu nazwę - łatwiej jest go później zidentyfikować. Każdy z termometrów ma szereg ważnych opcji do ustawienia:

Ofset - gdy mierzona temperatura jest niepoprawna lub punkt mierzenia odbiega od rzeczywistego miejsca pomiaru lub z wielu innych przypadków po prostu możemy tu wpisać wartość jaką należy dodać lub odjąć od zmierzonej temperatury.

Histereza - jest to bardzo ważna wartość. Normalnie temperatura może się wahać w pewnym zakresie np. 4.9 - 5 - 5.1 - 4.9 - 5 itd. gdybyśmy mierzyli dokładnie tylko punkt np 5º występowałyby na granicy częste alarmy. Aby temu zapobiec wprowadzona została histereza. Przykładowo przy sprawdzaniu czy temperatura jest mniejsza niż 5º i Histerezie 2º gdy temperatura schodzi powoli z wartości poprawnej np 9  8  7  6  itd to warunek zostanie dopiero spełniony gdy zejdzie do 5-2 =3º.   W odwrotnej sytuacji gdy temperatura wzrasta z niższej np -1 0 1 2...   to przełączenie do wartości poprawnej nastąpi dopiero przy 5+2=7º   De facto histereza wynosi w takim przypadku prawidłowo 4.  Sposób ten zapobiega przed fałszywymi i częstymi alarmami.

Czas zwłoki - opcja ta pozwala na zignorowanie przekroczonej wartości dopóki nie minie wybrany okres czasu np.  minuta.  Opcja ta jest niezbędna np. przy lodówkach medycznych gdzie użytkownik może ją otwierać na dłuższą chwilę w celu np wyjęcia leków.  Gdy temperatura przekroczy zakres alarm powstanie dopiero po minucie. Gdyby jednak temperatura wzrastała zbyt szybko i przekroczyła wartość zadaną o 10 stopni czas oczekiwania zostanie zignorowany i alarm zostanie włączony się natychmiast.

 Dalej ustalamy warunki zadziałania

Gdy T1< - gdy temperatura jest mniejsza od wartości zadanej wywołaj alarm na wyjściu o podanym numerze.

Gdy T1> - gdy temperatura jest większa od wartości zadanej wywołaj alarm na wyjściu o podanym numerze.

 

Ostatnią opcją wspólną dla modułu jest :

W przypadku sterownika (adres FF)  Gdy niskie napięcie zasilania włącz wtedy wyjście nr.

W przypadku modułów termometrów (pozostałe adresy) Gdy brak AC  (tj zasilania 230V~) włącz wtedy wyjście nr.

Układ nie reaguje od razu na zanik zasilania. Musi minąć kilka minut zanim włączy się alarm.

 

Ostatnie dwie opcje na dole dotyczą całego systemu.

Prędkość komunikacji - jest to prędkość z jaką komunikuje się sterownik za pomocą portu USB z komputerem. Większa prędkość zmniejsza czas przesyłania danych lecz może powodować błędy. Tę opcję należy zmieniać z rozwagą. Błędne ustawienia mogą spowodować brak komunikacji z modułem.

Szybka transmisja - gdy jest zaznaczona ta opcja sterownik odpytuje tylko te moduły w których ustawiono chociaż jeden aktywny element tj termometr T1, T2, czy brak AC - nie jest konieczne jej włączanie w podstawowej wersji sterownika.

 

Sterownik w standardzie posiada 8 wyjść. Można je wyzwalać gdy spełnione zostaną warunki zaprogramowane w ustawieniach. Nic nie stoi na przeszkodzie aby wszystkie lub część modułów sterowała np tylko wyjściem 1.  Nie wywoła to konfliktu. Wyjście będzie aktywne dopóki którykolwiek z zaprogramowanych warunków będzie aktywny tj w stanie alarmu.

 

Po skonfigurowaniu i ustawieniu danych system zaczyna pracować. Użytkownik na ekranie głównym może oglądać stan bieżący wartości w sterowniku. Pobranie danych następuje po kliknięciu w przycisk Pobierz info lub zaznaczenie Pobieraj automatycznie (druga opcja odświeża dane automatycznie co ok. 1,5s.). Automatyczne pobieranie może być wstrzymywane podczas np przesyłania konfiguracji czy pobierania historii zdarzeń.

 

 

Historia

Danych zgromadzonych w sterowniku nie jest zbyt wiele. Tak samo nie wymagają one żadnych skomplikowanych zapytań czy kwerend. Dlatego dla uproszczenia instalacji programu zrezygnowano z zapisywania danych w bazie.  Historia zapisywana jest w plikach csv w podziale miesięcznym. np w styczniu 2021 roku tworzone są dwa foldery 2021 a w nim 01. Dopiero w tym folderze zgromadzone są dane z całego miesiąca w pliku dane.csv.  Dzięki zastosowaniu plików csv mamy możliwość łatwej edycji danych w wielu innych programach np w excelu. Dużo łatwiej jest też zarządzań danymi. Łatwo wykonuje się kopie jak i też łatwo można usunąć stare zbędne dane.

Po pobraniu historii możemy ją wyświetlić w oknie:

 

 

Na listach po lewej wybieramy rok miesiąc oraz moduł i termometr. Po kliknięciu w Załaduj pojawi się wykres z historii temperatury z wybranego miesiąca. Możemy go zapisać do pliku graficznego png bądź do pliku tekstowego csv z danymi do obróbki np w excelu.

Po kliknięciu w Pokaż zdarzenia systemowe pojawi się pełna lista wszystkich zdarzeń :

Możemy wybrać wszystkie  zdarzenia lub je wyfiltrować wg zadanego typu. Dane  można zapisać  do pliku csv.

Kilkukrotne ściągniecie historii nie zdubluje danych - program sprawdza czy takie dane już występują i nie pozwoli na ich zdublowanie. Po pobraniu danych z kontrolera zaleca się ich usunięcie. Częsty odczyt danych i ich kasowanie przyspiesza pracę programu i odciąża system.

 

Program także można uruchomić za pomocą harmonogramu zadań.

Przewidziano możliwość ustawienia dodatkowych parametrów do automatyzacji zadań harmonogramu:

/AUTO - przy uruchomieniu automatycznie zostaną pobrane dane po czym program się zamknie. Podczas ściągania program będzie działał w tle - będzie o tym informowała ikonka programu na pasku systemowym.

/AUTO /DELETE - opcja podobna do poprzedniej z tym, że po automatycznym pobraniu danych i sprawdzeniu czy nie wystąpił jakiś błąd dane zostaną usunięte ze sterownika.

 

Oczywiście to nie wszystkie opcje programu. Omówiliśmy tutaj tylko jego główne okna. W przypadku zainteresowania można pobrać program i go przetestować, choć bez sterownika jego funkcjonalność jest ograniczona.

 

---

Możemy także wykonać systemy i urządzenia wg innych wymogów użytkownika.

Zapraszamy do Kontaktu

 

Pełnowartościowy darmowy program można pobrać stąd  temp_controller.zip ok 1MB