بخشی از مقاله
چکیده
سیستم طراحی شده در این مقاله از دو قسمت، نرم افزار و سخت افزار تشکیل شده است. نرم افزار استفاده شده، نرم افزار Labview می باشد.از برنامه نویسی گرافیکی جهت کنترل و همچنین مانیتورینگ سیستم برای ارتباط کاربر با برنامه و وارد کردن تنظیمات، استفاده شده است. سخت افزار بکار رفته در این سیستم از کامپیوتر و کارتهای آنالوگ ورودی، کارت آنالوگ خروجی، کارت دیجیتال ورودی، کارت دیجیتال خروجی و مبدل Rs485/Rs232 تشکیل شده است. از ورودی های آنالوگ برای خواندن دمای خروجی رطوبت زن هیدروژن و اکسیژن و دمای و ولتاژ پیل، میزان رطوبت هیدروژن و اکسیژن، فلوی هیدروژن و اکسیژن و فشار هیدروژن و اکسیژن استفاده شده است. همچنین از خروجی های آنالوگ جهت ارسال فرمان کم و زیاد کردن تدریجی شیر برقی هیدروژن و اکسیژن استفاده شده است. از ورودی های دیجیتال ، جهت خواندن وضعیت شیرهای برقی هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن و وضعیت اضطرار استفاده شده است. همچنین از خروجی های دیجیتال، جهت ارسال فرمان تغییر وضعیت رله شیر برقی هیدروژن و اکسیژن و شیرهای نیتروژن و همچنین تغییر وضعیت رله هیتر هیدروژن و اکسیژن و شیر آب خنک کننده استفاده شده است.
-1مقدمه
با توسعه کاربرد پیل های سوختی در خودرو سازی، باطری در کامپیوترهای کیفی و کاربردهای الکتریکی بویژه بکارانداختن موتورهای الکتریکی و روشنایی و همچنین استفاده از پیلهای سوختی جهت تأمین همزمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی و راندمانی حدود % 80 برای سوخت هیدروژن خالص و % 30 برای گاز متان بعلت عدم تبعیت از سیکل کارنو ، نیاز به سیستمی جهت تست پیل های سوختی با سرمایه کم و هزینه اجرای کم و در عین حال با قابلیت اطمینان بالایی می باشد. بنابراین توسعه و تجهیز دستگاههای فن آوری پیل سوختی ، رسالت مهم این تحقیق می باشد.در این فرایند، میزان فلوی عبوری گازهای هیدروژن و اکسیژن و وضعیت شیرهای برقی هیدروژن و اکسیژن و نیتروژن کنترل و دمای ، فشارو فلوی گازهای هیدروژن و اکسیژن و دما و ولتاژ پیل مانیتورشده و منحنی آنها نسبت به زمان، بر روی طراحی سیستم کنترلی تست گراف و میزان رطوبت هیدروژن و اکسیژن بر روی گیج نشان داده می شود.
کنترل و مانیتورینگ پارامترهای فوق را می توان با نرم افزار Labview برنامه نویسی کرد و با استفاده از پروتکل ارتباطی modbus و کارت های Advantech با ابزارهای دقیق ارتباط برقرار کرد. نرم افزار Labview که توسط شرکت National Instruments توسعه داده شده است ، یک زبان برنامه نویسی گرافیکی است که از آیکون های بجای خطوط متنی استفاده می شود.در مقایسه با زبان برنامه نویسی متنی که اجرای برنامه را دستورالعمل ها تعیین می کند، Labview از برنامه نویسی جریان داده استفاده می کند بطوریکه اجرای برنامه را جریان داده تعیین می کند. [2]
Rs232 یک استاندارد و روشی برای برقراری ارتباط با PC و ابزار دقیق می باشد. اما RS232 نکات ضعفی از قبیل نرخ انتقال پایین و فاصله انتقال کمتر را دارد که این مشکل توسط RS485 با استفاده از انتقال تفاضلی حل شده است. ماکزیمم نرخ انتقال، 10 Mbps و ماکزیمم فاصله انتقال هم 1219 متر می باشد.[3] در این تحقیق، با ارتباط Rs485 فرامین و مقادیر به کارت ها ارسال می شود و منحنی پارامترها نسبت به زمان انجام فرایند، بکمک کارت Adam 4017 + بر روی یک گراف نشان داده می شود .از آنجایی که اینترفیس کارت ها Rs485 بوده و اینترفیس کامپیوتر هم Rs232 می باشد، لذا باید مبدلی، برای برقراری ارتباط کامپیوتر و کارت ها معرفی شود.[2]
-1معرفی سیستم:
سیستم از 2عدد کارت آنالوگ ورودیADVANTECH_ADAM4017+ و یک عدد کارت آنالوگ خروجیADVANTECH_ADAM4020 وکارت دیجیتال ورودی و خروجیADVANTECH_ADAM4055 و مبدل ADVANTECH_ADAM4520 Rs485/Rs232 و کامپیوتر با برنامه Labview جهت کنترل و نمایش پارامترها بر روی گیج و گراف تشکیل شده است. برای برقراری ارتباط بین کامپیوتر و کارت ها و ارسال فرامین از مبدل Rs232/Rs485 استفاده شده است. برای ارسال فرمان به خروجی های آنالوگ و کنترل شیرهای برقی ، می توان با استفاده از نرم افزار Labview زیر برنامه ای را جهت فراخوانی در سطوح مختلف برنامه ، برنامه نویسی کرد.
-2 توصیف Sub-VI و زیر برنامه آماده سازی شیرهای برقی آنالوگSub-Vi یک زیر برنامه در لب ویو است. امکان استفاده از آن در مسیرهای داخلی و با چندین سطح وجود دارد. روش Sub-VI شبیه زبان متنی سنتی است، ممکن است توسط سایر قسمتهای VI استفاده شود.[3] در این تحقیق یک زیربرنامه Sub-VI با عنوان و intial.Vi به منظور وارد کردن و تنظیمات درصد باز و بسته شدن شیر برقی آنالوگ - proportional valve - و آماده سازی مقادیر برای فراخوانی در سطحی دیگر از برنامه، نوشته شده است. این مقادیر ، پس از انجام تنظیمات توسط اپراتور، تحت برنامه ای در یکی از سکانس ها بر روی پورت Com نوشته می شود تا توسط ترانسدیوسر Rs485/Rs232 به خروجی های کارت آنالوگ، ارسال شود. این خروجی ها با اعمال در صدی از سطح سیگنال کنترل - از قبیل 0-10 Vdc یا - 4-20 mA به شیر برقی آنالوگ، در صدی از آن باز یا بسته می شود. برای کنترل شیرهای برقی دیجیتال هم باید برنامه ای در دو حالت True و False جهت اعمال فرمان باز یا بسته برنامه نویسی شده است.
-3 ارسال فرمان True یا False به خروجی های دیجیتال به منظور کنترل باز یا بسته شدن شیرهای برقی دیجیتال گازها و روشن یا خاموش کردن هیتر گرم کننده گازهای هیدروژن و اکسیژن توسط کاربر، از Case structure با دو Case ، باز یا روشن - در حالت - True و بسته یا خاموش - در حالت - False استفاده شده است. برای ارسال فرمان باز یا روشن شدن شیرها و هیترها ، وضعیتDO را، True و بسته یا خاموش شدن شیرها و هیترها ، وضعیتDO را ، False می کنیم.سپس تحت برنامه ای وضعیت تنظیم شده DO را بر روی پورت Com نوشته می شود تا فرمان از طریق ترانسدیوسر - مبدل - Rs485/Rs232 به آدرس و مکان داده ارسال گردد.
-4 پیکربندی و ارتباط با استفاده از کارتADVANTECH_ADAM4017+برای مانیتور کردن پارامترها از قبیل ولتاژ، دمای بدنه پیل، رطوبت گازها و ... نسبت به زمان بر روی گراف، لازم است از کارت آنالوگ ورودی استفاده شود. برای این منظور، در سکانسی بعد از مراحل فوق ، باید کارت آنالوگ برای برقراری ارتباط، پیکربندی شود شکل - 1 - .پس از برنامه پیکربندی کارت ورودی آنالوگ، برنامه نمونه برداری از پارامترهای مختلف ، نوشته شده است.
-5 نمونه برداری با استفاده از کارت آنالوگ ورودیدر این حلقه پارامترهای آنالوگ از طریق کارت ADVANTECH_ADAM4017+ و با ایجاد AI Voltage In.Vi بر روی بلوک دیاگرام ، به آرایه ای متشکل از تمام پارامترهای آنالوگ ورودی ، ارسال می گردد شکل - . - 2 برای ارسال مقادیر خوانده شده بر روی گراف، باید آرایه حاصل از تمام پارامترها به آرایه دمای خروجی رطوبت زن هیدروژن ، آرایه دمای خروجی رطوبت زن اکسیژن ، آرایه دمای بدنه پیل ، آرایه ولتاژ پیل ، آرایه میزان رطوبت هیدروژن ، آرایه میزان رطوبت اکسیژن، آرایه فلوی هیدروژن، آرایه فلوی اکسیژن ، آرایه فشار هیدروژن و و آرایه فشار اکسیژن تفکیک شود.
-6تفکیک آرایه ای از تمام پارامترها به چندین آرایه
آرایه ای از مقادیر نمونه برداری شده پارامترهای آنالوگ ورودی ، مطابق جدول - - 1 می باشد:
