Zařízení pro automatizovaná testování řídicích jednotek plynových kotlů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací počítačem řízeného zařízení k testování řídicích jednotek plynových kotlů, především ve fázi vývoje. Důvodem vytvoření testovacího zařízení je nedostatečnost starších testovacích systémů a automatizace stávajícího testování. Testovací zařízení se skládá z různých jednotlivých karet. Karty po zasunutí do základní desky plní svou funkci v systému. Každá z karet má speciální funkcionalitu, která simuluje reálné podmínky vyvíjeného produktu. Základem většiny karet je mikrokontrolér s jádrem Cortex-M, který pomocí protokolu MODBUS na komunikačním rozhraní RS-485 komunikuje s připojeným počítačem. Všechny karty jsou na této sběrnici spojeny paralelně a chovají se jako SLAVE, zatímco počítač se chová na sběrnici jako MASTER a dožaduje se tak dat, nebo posílá příkazy daným kartám. Karty představují stavové spínače (spínací senzory), odporové a analogové senzory teploty, PWM vstupy a výstupy (pro simulaci zpětnovazebních čerpadel nebo průtokoměrů s pulsním výstupem). Jednou z karet je karta se simulátorem plamene, která simuluje elektrické vlastnosti plamene a jejíž součástí je i simulátor ventilátoru. O snímání výstupů řídicí jednotky se stará karta vstupů, která je určena pro digitální detekci přítomnosti napětí v rozsahu 5 až 230 V stejnosměrných i střídavých. Zároveň pro napájení testovaného zařízení střídavým napětím je vytvořena karta pro připojení napájení při nulovém napětí a odpojení při nulovém proudu. Celé testovací zařízení by tak mělo plnohodnotně simulovat provozní i kritické podmínky pro testované zařízení. O napájení jednotlivých karet a jejich komunikaci s nadřazeným systémem se stará komunikační karta. Pro každou kartu bylo navrženo, případně nasimulováno, schéma zapojení, následně ověřena funkce a na základě toho vytvořena každá karta včetně programového vybavení mikrokontroléru. Nejvhodnější řešení a funkce každé karty je pečlivě popsána a zhodnocena. Všechny požadavky zadání v rámci práce byly splněny a celé testovací zařízení bylo ve čtyřech provedeních vyrobeno a ověřeno. Do budoucna je zařízení připraveno pro implementaci automatického simulátoru plamene a dalších vylepšení jednotlivých modulových karet.
This diploma thesis deals with the design and implementation of a computer-controlled device for testing gas boiler control units, especially in the development phase. The reason for creating a test facility is the inadequacy of older test systems and the automation of existing testing. The test device in development consists of individual different cards. Each of the cards inserted into the motherboard performs its function in the system. Each of the cards has a special functionality which simulates the real conditions of the developed product. The basis of most cards is a microcontroller with a Cortex-M core, which communicates with the connected computer using the MODBUS protocol on the RS-485 communication interface. All cards on the bus are connected in parallel and behaves as a SLAVE, while the computer behaves as a MASTER and requests data or sends commands to the cards. The cards represent status switches (switching sensors), resistance and analog temperature sensors, PWM inputs and outputs (for simulation of feedback pumps or flow meters with pulse output). The cards also include a flame simulator, which reliably simulates the electrical properties of the flame and at the same time acts as a fan simulator. The input of the control unit is taken care of by the input card, which is intended for digital detection of the voltage presence in the range of 5 to 230 V DC and AC. Simultaneously, a card for connecting the power supply at zero voltage and disconnecting at zero current is created to supply the tested device with alternating voltage. A schematic diagram was designed or simulated for each card, then the function was verified and on this basis the whole card was created, including the microcontroller firmware. The most suitable solution and function of each card is carefully described and evaluated. All the requirements of the assignment within the work were met and the whole test equipment was manufactured and verified in four versions. In the future, the device is ready for the implementation of an automatic flame simulator and other improvements of individual module cards.
This diploma thesis deals with the design and implementation of a computer-controlled device for testing gas boiler control units, especially in the development phase. The reason for creating a test facility is the inadequacy of older test systems and the automation of existing testing. The test device in development consists of individual different cards. Each of the cards inserted into the motherboard performs its function in the system. Each of the cards has a special functionality which simulates the real conditions of the developed product. The basis of most cards is a microcontroller with a Cortex-M core, which communicates with the connected computer using the MODBUS protocol on the RS-485 communication interface. All cards on the bus are connected in parallel and behaves as a SLAVE, while the computer behaves as a MASTER and requests data or sends commands to the cards. The cards represent status switches (switching sensors), resistance and analog temperature sensors, PWM inputs and outputs (for simulation of feedback pumps or flow meters with pulse output). The cards also include a flame simulator, which reliably simulates the electrical properties of the flame and at the same time acts as a fan simulator. The input of the control unit is taken care of by the input card, which is intended for digital detection of the voltage presence in the range of 5 to 230 V DC and AC. Simultaneously, a card for connecting the power supply at zero voltage and disconnecting at zero current is created to supply the tested device with alternating voltage. A schematic diagram was designed or simulated for each card, then the function was verified and on this basis the whole card was created, including the microcontroller firmware. The most suitable solution and function of each card is carefully described and evaluated. All the requirements of the assignment within the work were met and the whole test equipment was manufactured and verified in four versions. In the future, the device is ready for the implementation of an automatic flame simulator and other improvements of individual module cards.
Description
Citation
KUŘÍMSKÝ, L. Zařízení pro automatizovaná testování řídicích jednotek plynových kotlů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. František Urban, CSc. (člen)
doc. Ing. Josef Šandera, Ph.D. (člen)
Ing. Marek Bohrn, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-09
Defence
Student seznámil komisi se svojí diplomovu prací. Následně zodpověděl na otázky oponenta a také na doplňkové otázky komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení