SKADA теплоузлів гаражного кооперативу

З'явилася необхідність у контролі стану теплоузлів секцій гаражного кооперативу, в якому судилося бути головою.

Кооператив складається з чотирьох секцій, в кожній секції два контура батарей.

Для проектування системи моніторингу вибрав контролери Arduino Nano, радіомодулі NRF24L01, модуль USB to TTL, датчики температури DS18B20.

Короткий опис.

На кожному теплоузлі встановлений контролер, який збирає дані температур (пряма подача, зворотна з 1-го контура, зворотна з 2-го контура, загальна зворотна, тиск у системі), управляє за принципом термостата циркуляційним насосом, встановленим на трубі прямої подачі. Передає інформацію про температуру по радіоканалу раз на 10 секунд, і при зміні режиму роботи насоса (включений, вимкнений, протипотік, тиск у системі, номер датчика, за яким фіксується збій запиту даних). Зберігає дані уставок для роботи циркуляційного насоса та калібрування датчика тиску. 

Дані з чотирьох теплоузлів збираються на головному контролері, встановленому на даху боксу. Дані по UART передаються через TTL-USB на комп'ютер зі SCADA.

SCADA відображає:

1. Відображення температури прямої та зворотної труби на вході в кооператив, тиск на ввідному трубопроводі.
2. Стан насоса секції (білий - вимкнений, зелений - увімкнений в автоматі, оранжевий - увімкнений в ручному режимі, червоний - заблокований. Вибір режиму роботи насоса. Дані про стани насоса постійно передаються з передавача.
3. Поле для відображення номера датчика, за яким фіксується помилка. Відображення режиму протипотоку теплоносія (коли температура зворотки більша за температуру прямої труби).
4. Відображення з датчиків температур секції, відображення про прийом інформації з контролера секції (мигання зеленим).
5. Поле настройки роботи насоса по температурі зворотки.
6. Візуалізація підвищення або зниження температури на "зворотці".
7. Відображення різниці температур між прямою та зворотками.
8. Кнопка зупинки всіх насосів одним натисненням.
9. Стан зв'язку з контролером (мигає).

Для місцевої діагностики та налаштування є переносний пульт, що дозволяє підключатися тільки до одного передавача.

Робота пристроїв

Передавач

Виконано на Arduino Nano. Після подачі живлення контролер проводить перевірку стану датчиків температур DS18B20, про що видає короткий звуковий сигнал. Модуль радіопередачі передає пакети з інформацією про температуру, тиск, стан насоса, його режим раз на 10 секунд. При зміні уставок роботи з пульта або SCADA лунає короткий звуковий сигнал. 

Приймач

Виконано на Arduino Nano. Збирає дані з чотирьох приймачів і передає по UART на перетворювач USB до комп'ютера. Дані передаються у випадку їх зміни.

Пульт

Виконано на Arduino Nano. Має матричну клавіатуру та дисплей. Працює від Li-On акумулятора. Підключення до потрібного каналу здійснюється натисканням кнопки А та введенням потрібного каналу. При прийомі інформації номер каналу відображається у лівому верхньому куті. Кнопка D перемикає дисплей відображення (температури, перегляд уставок). Кнопка С вибирає уставку для зміни (мигає). Після зміни уставки при натисканні кнопки В дані передаються на приймач.

На початку створення проектів на Arduino випробовувалися блоки живлення невідомих фірм (що потрапляло в руки), були помічені зависання пристроїв і збої в роботі. Після потрапляння в руки блоку живлення фірми Mean Well, оцінивши доступність, вартість та надійність, зупинився на їх використанні.

Для живлення передавачів та приймача традиційно використовував блоки живлення GST25E12 фірми Mean Well.  За ціною загальнодоступно. Зарекомендували себе як безвідмовні джерела живлення з широким вхідним напругою 100-240 вольт і доброю фільтрацією пульсації вхідної напруги. Напруга в гаражних кооперативах не відрізняється особливою якістю. Блоки живлення справляються з живленням контролерів в умовах гармонік в мережі живлення.

Невеликі випробування джерела живлення GST25E12

Просадки вихідної напруги під навантаженням 1,68А суттєво не помічено. Пульсація незалежно під навантаженням БП або ні не перевищує 40мВ.

Блок живлення запрацював від 77.5 вольт, хоча робочий режим від 100 вольт. Таких просадок не буває.