Acquisizione dati “on field” per lavastoviglie a cesto trascinato

Author(s):
D. Verardo - ELECTROLUX PROFESSIONAL
G. Guitta - ELECTROLUX PROFESSIONAL
S. Calzavara - I.R.S.

Industry:
Electromechanics/ Electrotechnics

Products:
Compact FieldPoint, LabVIEW, Real-Time Module

The Challenge:
Misurare le grandezze fondamentali per il funzionamento di una lavastoviglie professionale a cesto trascinato “on field”. Lo scopo è quello di verificare e studiare le risposte funzionali della macchina ed analizzare le modalità di utilizzo dell’utente.

The Solution:
Si è realizzato un sistema completo, hardware e software, per il monitoraggio e l’acquisizione dati. Un NI Compact FieldPoint è stato interfacciato con l’elettronica della lavastoviglie, con uno strumento per la misura dei dati elettrici, e con i moduli per la misura di temperatura con termocoppie, in modo da acquisire tutte le grandezze fondamentali durante tutto il periodo di field test della lavastoviglie.

BREVE RIASSUNTO
Conoscere le risposte della lavastoviglie installata “on field” in funzione della modalità di utilizzo dell’utente finale, permette di ricavare informazioni che sono difficilmente ottenibili all’interno di un laboratorio. Una volta individuate le grandezze fondamentali da misurare, abbiamo sviluppato un sistema di acquisizione dati che fosse estremamente compatto nelle dimensioni in modo da non recare alcun “disturbo” agli utenti finali. Questa soluzione è stata realizzata con un sistema di acquisizione dati NI Compact FieldPoint Real-Time abbinato ad uno strumento di misura per i dati elettrici. Il sistema è stato applicato su una lavastoviglie a cesto trascinato durante l’intero periodo di field test.

ARTICOLO
Le grandezze fondamentali da monitorare su una lavastoviglie a cesto trascinato si possono riassumere in:

- dati elettrici
- On/Off dei vari utilizzatori (elettropompe, resistenze, valvole)
- sensori della lavastoviglie (temperatura, livelli)
- ulteriori dati di temperatura non rilevati dalle sonde della lavastoviglie (con termocoppie)
- portata o consumo d’acqua (flussometri, contalitri)
- warnings ed allarmi.

Con lo scopo di mantenere sotto controllo l’andamento di questi dati in una applicazione “sul campo”, quale il field test di una o più lavastoviglie, si è pensato di realizzare un sistema di acquisizione dati che garantisse le seguenti caratteristiche:

- ingombri ridotti e semplicità di installazione: molto spesso le installazioni di queste macchine vengono eseguite in spazi molto ridotti.

- affidabilità: il sistema deve resistere alle condizioni ambientali caratteristiche di una cucina professionale. Anche a questo scopo è stata utilizzata una scatola di protezione che racchiude tutti i componenti utilizzati, a meno dei sensori per la misura di corrente.

- possibilità di monitorare i parametri con PC: permette di valutare sia il funzionamento della lavastoviglie e sistema di acquisizione dati. Per questo scopo è stato disegnato un sinottico, rappresentativo del modello di lavastoviglie da monitorare, che permette di visualizzare contemporaneamente tutti i dati significativi.

Mediante comunicazione seriale con l’elettronica della lavastoviglie si sono potute ottenere la maggior parte delle informazioni necessarie alla nostra analisi. Warnings, allarmi, On/Off di elettropompe, valvole e resistenze, segnale dei sensori di temperatura e livello vasche sono stati tutti acquisiti in questo modo. In tal modo vengono ridotti drasticamente il numero di sensori o ingressi digitali ausiliari esterni da posizionare sulla macchina.

I dati elettrici sono stati ricavati utilizzando uno strumento compatto collegato via seriale con il NI Compact FieldPoint. Per la misura della corrente sono stati utilizzati dei trasduttori toroidali.

Infine, utilizzando il modulo per termocoppie accoppiato al NI Compact FieldPoint, sono state rilevate alcune temperature importanti per le nostre analisi.

Tutti questi componenti sono stati racchiusi in un box di dimensioni estremamente compatte (W 300 x L 400 x H 140 mm). È stato possibile posizionare il sistema di acquisizione sul cielo della lavastoviglie effettuando tutti i collegamenti delle prese di tensione, sensori corrente, termocoppie etc. all’interno della lavastoviglie. Il sistema risulta così “invisibile” all’utente e di facile installazione.

Una versione leggermente differenziata dello stesso software installato nel NI Compact FieldPoint, si è resa molto utile sia per gli studi compiuti in laboratorio che per il collaudo delle lavastoviglie.

L’analisi dei dati acquisiti è stata eseguita scrivendo uno specifico programma in NI LabVIEW da utilizzare su PC. In questo modo è stato possibile analizzare la mole di informazioni acquisite in modo rapido e immediato.

HARDWARE
Si è utilizzato Compact FieldPoint di National Instruments, composto da un controllore NI cFP-2020, un modulo per l’acquisizione di temperature con termocoppie cFP-TC-120, un modulo per segnali digitali di ingresso NI cFP-DI-330 ed un modulo per analogici ingresso cFP-AI-110.

Uno strumento compatto per la misura dei dati elettrici su sistema trifase è interfacciato al cFP-2020 via seriale RS485. Questo strumento è in grado anche di fornire i dati di potenza attiva ed energia. I sensori per le misure di corrente consistono in 4 trasduttori toroidali.

Un convertitore seriale RS485/RS232 è stata utilizzato per realizzare la comunicazione tra l’elettronica della lavastoviglie ed il NI Compact FieldPoint.

Lavastoviglie e sistema di acquisizione NI Compact FieldPoint possono essere monitorati su PC con cavo crossed, via ethernet.

È stata utilizzata una compact flash memory da 512MB per l’archiviazione dei dati.

SOFTWARE
Il software, sviluppato in collaborazione a I.R.S, viene realizzato su PC utilizzando LabVIEW Real-Time, e successivamente scaricato come applicativo sul controllore del Compact FieldPoint.

Un file .ini è dedicato al set-up delle impostazioni iniziali di lavoro, quali porte seriali, slope and intercept per i sensori analogici, modello di lavastoviglie, intervallo di tempo per il salvataggio dati.

All’accensione del Compact FieldPoint viene automaticamente eseguito il programma di acquisizione. Attraverso il monitor con PC, via ethernet, si verifica il funzionamento di tutto il sistema, NI Compact FieldPoint più lavastoviglie. I dati, salvati in formato testo, sono stati rielaborati in forma grafica mediante uno specifico virtual instrument, compilato in NI LabVIEW.

CONCLUSIONI
Il sistema utilizzato ha permesso di comprendere al meglio la modalità di utilizzo di una macchina a cesto trascinato per una installazione “tipo”. Partendo da queste informazioni abbiamo potuto trarre importanti considerazioni utili allo sviluppo della nuova gamma di lavastoviglie.

L’analisi dei dati acquisiti ci ha permesso di implementare il software base, installato sulla lavastoviglie, introducendo nuove funzionalità per la gestione delle esigenze di lavoro più importanti come bassa potenza d’allacciamento, lunghi periodi di stand by, lavaggio di stoviglie più o meno sporche e procedura di warm-up.

Gli ultimi sviluppi ci hanno portato a dotare il sistema di acquisizione dati con modem GSM per l’invio dei file archiviati dalla memoria del compact field point ad un PC. In tal modo è possibile ricevere quotidianamente i dati archiviati, tenendo continuamente sotto controllo le risposte funzionali della lavastoviglie senza recarsi di persona presso l’installazione. Il sistema è stato già realizzato e collaudato con successo in laboratorio, a breve l’applicazione sul campo.

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