LabVIEW tiempo real: sistema frigorífico a dos niveles de temperatura

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Este sistema permite el estudio de los sistemas frigoríficos y de probar en la practica los cálculos termodinámicos aplicados a la refrigeración. La particularidad es que se puede manejarlo desde Internet con un navegador como Internet Explorer, Firefox o Chrome.

Consiste en dos cuartos fríos con evaporador individual pero con un circuito compartido de fluido refrigerante tipo R134a (compresor, condensador...).

El control y la configuración del sistema se hace de dos mañeras:

  • con un panel de control : pulsador, switch, pantalla digital
  • con un controlador lógico programable industrial de tipo PAC (programmable automation controller) Compact Fieldpoint de National Instruments

El Le Compact Fielpoint agrega la función de control remoto por Internet, la visualización de las curvas de temperatura del aire, del fluido refrigerante y su presión, las potencias y todo eso en diferentes puntos para entonces calcular las características termodinámicas del sistema frigorífico como la entalpía, la entropía, el diagrama de Mollier y los rendimientos.

Système frigorifique à deux niveaux de température
El sistema frigorífico con su panel de control  y el circuito del fluido refrigerante

 

 

Hardware

El software esta embebido en un modulo controlador Compact Fieldpoint de National Instruments lo cual tiene un conector RJ45 Ethernet que permite conectarlo a la red; gracias a eso, el software desarrollado en la computadora con LabVIEW se descarga por medio del FTP del controlador Compact Fieldpoint y se comunica con este software por intermedio de las variables compartidas publicadas en la red (shared variable). Se usan módulos de entradas y salidas digitales, analógicos y relés para enviar ordenes (si/no, velocidad del compresor, electroválvulas para el fluido refrigerante, ventiladores del condensador y de los evaporadores, luces y calentadores de los cuartos fríos), y la adquisición de las mediciones. La potencia consumida se mide con el vatímetro incluido en el regulador. Ese regulador comunica unicamente con el protocolo Jbus (una implementación del Modbus) por eso se usa el puerto RS-232 del controlador Compact Fieldpoint en lo cual se conecta un convertidor RS-232 <--> RS-485. Una tarjeta Ethernet manejada por el software del controlador aumenta el numero de relés del sistema.

Système frigorifique et ses modules Compact Fieldpoint (en bleu)
El  sistema frigorífico con los módulos Compact Fieldpoint en azul con LabVIEW tiempo real embebido.
Se ve en el lado derecho las puertas de los dos cuartos fríos.

Software

  • LabVIEW para el desarrollo (programación y compilación) del software embebido en el controlador Compact Filedpoint
  • LabVIEW RT: modulo que permite desarrollar, en LabVIEW, software embebidos para componentes tiempo real  como Compact Fieldpoint o Compact RIO de National Instruments
  • Sistema operativo del Compact Fieldpoint: OS tiempo real Phar Lap ETS de IntervalZero (grupo Citrix)
  • Servidor HTTP embebido en el controlador Compact Fieldpoint para publicar una pagina flash permitiendo a un navegador web (Firefox, Internet Explorer...) poner en la pantalla los controles gráficos y la curvas
  • Servidor FTP embebido embebido en el controlador Compact Fieldpoint para descargar los archivos compilados del software y sus archivos de configuración y de datos

interface graphique du logiciel LabVIEW sous Google Chrome
Pantalla del software desarrollado en LabVIEW, embebido en el controlador del autómata Compact Fieldpoint de National Instruments.
Se muestra esta pantalla en el navegador web como aquí en Google Chrome por medio de Internet.

Como funciona

El usuario tiene la posibilidad de eligir, por medio de un conmutador, de usar el regulador del panel de control (modo local) o el estudio y la regulación con el Compact Fieldpoint, llamado modo remoto con lo cual se puede ver todas las mediciones, características, curvas y resultados de cálculos de entalpía, entropía, diagrama de Mollier y los rendimientos conectándose al controlador por medio de un navegador web. Una luz se prende cuando un usuario remoto toma el control para cambiar las configuraciones de temperatura, velocidad o otras ordenes. Se puede recordar todos las mediciones y exportar en Excel. Del mismo modo se puede recargar esos archivos en el sistema para simular el sistema frigorífico sin prenderlo. Hasta 20 usuarios pueden conectarse al sistema para ver la pantalla pero solamente uno a la ves puede tener el control remoto .

Presentación vídeo

Las vídeos siguientes fueron grabadas durante una conferencia que di en una universidad de México. Presentan como funciona el sistema frigorífico al nivel del hardware y del software. Para ver toda la conferencia (mas de una hora), visita mi blog.

Presentación hardware del sistema frigorífico


Presentación software del sistema frigorífico