كيفية استخدام وحدة اكتساب درجة الحرارة متعددة النقاط

مبدأ العمل والتطبيق في مراقبة الحبوب

في تخزين الحبوب والتخزين الصناعي والمراقبة البيئية، تعد درجة الحرارة دائمًا واحدة من أهم المؤشرات. غالبًا ما تعتبر درجة الحرارة، خاصة في تخزين الحبوب، "الإشارة الأولى" لتغير حالة الحبوب. إن قياس درجة الحرارة اليدوي التقليدي ليس فقط غير فعال، ولكنه أيضًا غير قادر على عكس الحالة الداخلية للمواد السائبة بدقة.

مع تطور أنظمة التخزين الحديثة، أصبحت وحدات الحصول على درجة الحرارة متعددة النقاط عنصرًا أساسيًا في أنظمة مراقبة الحبوب. تشرح هذه المقالة كيفية عمل هذه الأجهزة وكيفية استخدامها وكيفية تطبيقها في سيناريوهات العالم الحقيقي.

وحدة الحصول على درجة الحرارة متعددة النقاط هي جهاز صناعي مصمم لجمع بيانات درجة الحرارة من أجهزة استشعار متعددة ونقلها إلى نظام المراقبة. وبدلاً من قياس درجة الحرارة مباشرة، فإنه يتصل بكابلات أو مجسات درجة الحرارة الموزعة عبر مواقع مختلفة ويجمع كل البيانات في نظام مركزي.

في تطبيقات تخزين الحبوب، يتم ترتيب أجهزة الاستشعار عادةً على أعماق ومواقع مختلفة داخل كتلة الحبوب. ومن خلال جمع البيانات من نقاط متعددة، يوفر النظام صورة كاملة لتوزيع درجة الحرارة، وهو أمر أكثر أهمية بكثير من قياس واحد.

على سبيل المثال، تدعم الأجهزة مثل ZS-RTU-800P وZS-RTU-1600P التي طورتها شركة Langfang Zhaosui مئات إلى آلاف نقاط الاستشعار، مع نقل لمسافات طويلة وقدرة قوية على مقاومة التداخل، مما يجعلها مناسبة لبيئات تخزين الحبوب واسعة النطاق.

ZS-RTU-800P

ZS-RTU-1600P

يتم أولاً تركيب كابلات استشعار درجة الحرارة داخل هيكل تخزين الحبوب، وعادةً ما يتم ترتيبها في شكل أتخطيط معلق عموديمن أعلى الصومعة إلى الأسفل. ويضمن هذا التكوين إمكانية جمع بيانات درجة الحرارة على أعماق متعددة داخل كتلة الحبوب، مما يسمح بالكشف الدقيق عن تدرجات درجات الحرارة والنقاط الساخنة المحتملة.

اعتمادًا على حجم ونوع منشأة التخزين (مستودع مسطح، أو صومعة فولاذية، أو صومعة خرسانية)، يتم توزيع الكابلات المتعددة بالتساوي عبر منطقة التخزين لتحقيق التغطية الكاملة.

بعد التثبيت الفعلي، يتم توصيل الكابلات بوحدة الحصول على البيانات من خلال قنوات الإدخال المخصصة. في الأنظمة القائمة على أبروتوكول الاتصال بحافلة واحدة(مثل DS18B20)، تشترك أجهزة الاستشعار المتعددة في خط اتصال واحد.

يتم تعيين كل جهاز استشعار على متن الحافلةعنوان رقمي فريدمما يسمح لوحدة الاقتناء بتحديد وقراءة البيانات من كل مستشعر على حدة.

اعتبارات هامة:

• يجب أن يكون لكل مستشعر عنوان معرف فريد لتجنب تعارض الاتصال
• يجب أن تكون توصيلات الأسلاك صحيحة ومستقرة ومعزولة جيدًا
• يتطلب الإرسال لمسافات طويلة تصميمًا مناسبًا لسلامة الإشارة (على سبيل المثال، التدريع، والإنهاء، واستقرار الطاقة)
• يجب أن يتجنب توجيه الكابل مصادر التداخل الكهرومغناطيسي القوية

عادةً ما يتم تشغيل وحدة الحصول على البيانات بواسطةمصدر طاقة تيار مستمر من الدرجة الصناعية، ودعم نطاق واسع من الجهد مثل9-36 فولت تيار مستمرمما يضمن التشغيل المستقر في ظل ظروف ميدانية مختلفة.

عادة ما يتم تركيب الجهاز داخل خزانة التحكم الكهربائية ويتم تركيبه باستخدامهيكل السكك الحديدية القياسية DIN، مما يبسط التثبيت والصيانة.

بعد تطبيق الطاقة:

• يقوم الجهاز تلقائيًا بإجراء التهيئة الداخلية
• يتم تفعيل واجهات الاتصال
• يبدأ مسح المستشعر دون الحاجة إلى إعداد يدوي معقد

يعمل تصميم التوصيل والتشغيل هذا على تقليل وقت النشر والتعقيد الفني بشكل كبير.

لتمكين الاتصال بين وحدة الاستحواذ ونظام المراقبة، يجب تكوين العديد من المعلمات الأساسية وفقًا لمتطلبات المشروع:

معلمات الاتصال التسلسلي:

• عنوان الجهاز (معرف مودبوس)
• معدل الباود (على سبيل المثال،9600 / 19200 / 115200)
• تنسيق البيانات (عادة8N1)

بالنسبة للأجهزة التي تدعم الشبكة، تتضمن المعلمات الإضافية ما يلي:

• عنوان IP
• قناع الشبكة الفرعية
• بوابة
• منفذ الاتصالات

تضمن هذه الإعدادات التوافق مع الأنظمة الصناعية المختلفة مثل PLCs ومنصات SCADA وبرامج الإدارة ذات المستوى الأعلى.

تعمل وحدة الاستحواذ باستخدامآلية الاقتراعلقراءة البيانات بشكل مستمر من جميع أجهزة الاستشعار المتصلة.

بدلاً من قراءة جميع أجهزة الاستشعار في وقت واحد، يقوم النظام بمعالجتها بالتسلسل وبسرعة عالية:

• قراءة درجة الحرارة من المستشعر الأول
• تخزين البيانات التي تم جمعها داخليا
• قم بالتبديل إلى المستشعر التالي
• كرر العملية حتى تتم قراءة كافة أجهزة الاستشعار

بعد الانتهاء من دورة فحص كاملة، يبدأ النظام على الفور الدورة التالية، مما يضمن المراقبة المستمرة.

على الرغم من أنه يتم جمع البيانات بشكل تسلسلي، إلا أن سرعة المسح سريعة بما يكفي لتوفير معلوماتبالقرب من التمثيل في الوقت الحقيقيتوزيع درجة الحرارة داخل هيكل التخزين.

تعمل هذه الطريقة أيضًا على تحسين استقرار الاتصال وتقليل تعارضات الناقلات في الأنظمة متعددة النقاط.

بمجرد جمع البيانات، يتم إرسالها إلى نظام المراقبة من خلال واجهات الاتصال المختلفة.

تشمل طرق النقل الشائعة ما يلي:

• التكامل مع أنظمة PLC أو SCADA عبرمودبوس RTU / مودبوس TCP
• اتصال مباشر بهبرامج المراقبة المعتمدة على الكمبيوتر
• الإرسال عن بعد عبربوابات إنترنت الأشياء أو وحدات 4Gإلى المنصات السحابية

على واجهة المراقبة، يمكن للمستخدمين الوصول إلى:

• قيم درجة الحرارة في الوقت الحقيقيفي كل نقطة استشعار
• اتجاهات ومنحنيات البيانات التاريخية
• خرائط توزيع درجات الحرارةداخل كتلة الحبوب

تتيح أدوات التصور هذه للمستخدمين التعرف بسرعة على التغيرات غير الطبيعية في درجات الحرارة، مما يتيح التدخل في الوقت المناسب مثل التهوية أو تحويل الحبوب أو الفحص.

في نظام مراقبة الحبوب الكامل، يمكن تلخيص سير العمل على النحو التالي:

كابل درجة الحرارة ← وحدة الاكتساب ← شبكة الاتصالات ← منصة المراقبة (الكمبيوتر/الهاتف المحمول)

يتيح هذا الهيكل:

• المراقبة المستمرة دون مراقبة
• الوصول عن بعد من أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة المحمولة
• الكشف المبكر عن المخاطر المحتملة (التدفئة، الرطوبة، التلف)

وفي نهاية المطاف، فهو يساعد على تحسين سلامة تخزين الحبوب، وتقليل الخسائر، وتعزيز كفاءة الإدارة.

يتم تكوين منشأة تخزين الحبوب النموذجية على النحو التالي:

• 6 كابلات للحرارة مثبتة داخل الصومعة
• 20 نقطة استشعار على كل كابل

وينتج عن ذلك إجمالي:120 نقطة مراقبة موزعة على كامل كمية الحبوب

تشغيل النظام

تقوم وحدة الاستحواذ بمسح جميع أجهزة الاستشعار المتصلة بشكل مستمر وتحديث نظام المراقبة في الوقت الحقيقي.

ما يمكن للمشغلين رؤيته

واستنادا إلى البيانات التي تم جمعها، يمكن للمشغلين الوصول إلى النظام عن بعد عبرأجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة المحمولةل:

• كشف ارتفاع درجة الحرارة الموضعية (النقاط الساخنة)
• مراقبة اتجاهات درجات الحرارة العامة داخل الحبوب
• تقييم فعالية التهوية
• منع التلف ونمو العفن