UCL - Industry 4.0: Candy Mixer 4.000: 9 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Για το έργο μας στο Industry 4.0 αποφασίσαμε να φτιάξουμε ένα μίξερ για καραμέλες. Η ιδέα είναι ότι έχουμε έναν πίνακα χρηστών, κατασκευασμένο σε Node-Red, όπου οι πελάτες μπορούν να παραγγείλουν την καραμέλα τους, τότε ένα arduino θα επεξεργαστεί την παραγγελία και θα αναμίξει την καραμέλα σε ένα μπολ. Στη συνέχεια, έχουμε μια βάση δεδομένων σε SQL όπου διατηρούμε στατιστικά στοιχεία για το τι είδη καραμελών παραγγέλλονται κυρίως και ο όγκος παραγγέλνεται.

Το πρώτο σχέδιο ήταν να φτιάξετε ένα μίξερ για 8 είδη καραμελών και να έχετε κινητήρες για να ανοίγουν και να κλείνουν για τα δοχεία καραμελών. Είχαμε κάποιο πρόβλημα σχεδιασμού με τα δοχεία, η καραμέλα που κρατήθηκε κολλημένη, έτσι αποφασίσαμε να φύγουμε από τους κινητήρες και να χρησιμοποιήσουμε μερικά LED για να δείξουμε τους κινητήρες που λειτουργούν.

Βήμα 1: Ο σχεδιασμός

Το μοντέλο μας είναι κατασκευασμένο με 4 δοχεία για την καραμέλα, όπου χρησιμοποιείται ένα συρόμενο καπάκι για να ανοίγει και να κλείνει για την καραμέλα. Κάτω από τα δοχεία έχουμε έναν αγωγό μέχρι ένα μπολ. Το μπολ είναι στη συνέχεια πάνω από ένα κελί φορτίου.

Ο σχεδιασμός στο Node-Red χωρίζεται σε 2 ενότητες, Πελάτης και Διαχείριση.

Στην ενότητα πελατών έχουμε 5 κουμπιά, 4 από αυτά χρησιμοποιούνται για την παραγγελία της καραμέλας και 1 χρησιμοποιείται για την αποδοχή της αγοράς. Με το κουμπί αγοράς ο πελάτης μπορεί να δει το βάρος της καραμέλας και την αναμενόμενη τιμή, τότε όταν πατηθεί το κουμπί αγοράς το βάρος και η τιμή θα εμφανιστούν στην αγορά.

Στην ενότητα διαχείρισης μπορούμε να δούμε πόσο γεμάτα είναι τα δοχεία μας και τη συνολική ποσότητα γλυκών που αγοράσαμε.

Στο SQL μπορούμε να δούμε στατιστικά στοιχεία για το ποια καραμέλα επιλέγεται και το συνολικό βάρος και το εισόδημα από τις αγορές.

Βήμα 2: Η κουρτίνα Arduino

Στον πίνακα arduino έχουμε συνδέσει 4 κουμπιά, 4 δίχρωμα LED και 1 κυψέλη φορτίου με μονάδα HX711.

Τα κουμπιά ώθησης χρησιμοποιούνται για τον χειριστή της καραμέλας όταν τα δοχεία έχουν γεμίσει με καραμέλα.

Το LED δύο χρωμάτων χρησιμοποιεί κόκκινο και πράσινο χρώμα. Το κόκκινο χρώμα υποδηλώνει ότι το δοχείο είναι άδειο και πρέπει να γεμίσει, και το πράσινο χρώμα δείχνει τι είδους καραμέλες έχουν επιλεγεί και στη συνέχεια μπορούμε να ανοίξουμε για αυτό το δοχείο. Αυτό το μέρος υποτίθεται ότι ήταν αυτοματοποιημένο, αλλά λόγω προβλημάτων σχεδιασμού αποφασίσαμε να το κάνουμε χειροκίνητο.

Βήμα 3: Λίστα I/O

Από την κυψέλη φορτίου παίρνουμε 4 καμπίνες, που συνδέονται με μια μονάδα HX711

Κόκκινο σε Ε+

Λευκό έως Ε-

Πράσινο σε Α-

Κίτρινο σε A+

Στη συνέχεια, το HX711 συνδέεται στην πλακέτα arduino με

GND στο έδαφος

DT στην καρφίτσα 3

SCK στην καρφίτσα 2

VCC έως 5V

Τα κουμπιά μας συνδέονται με τους πείρους 44, 46, 48 και 50, το πράσινο LED συνδέεται με τους πείρους 30, 32, 34 και 36, το κόκκινο LED συνδέεται με τους πείρους 31, 33, 35 και 37.

Βήμα 4: Ο κώδικας

Στον κώδικα arduino ξεκινάμε καθορίζοντας τις μεταβλητές μας και ρυθμίζοντας τις λυχνίες LED και τα κουμπιά ώθησης σε ορισμένες ακίδες.

Ορίσαμε επίσης μια μεταβλητή για λήψη του αρχείου από το Node-Red.

Όταν πιέζουμε τα κουμπιά μας στο arduino στέλνουμε την κατάσταση 5 στο κόκκινο κόμβο, υποδεικνύοντας ότι τα δοχεία έχουν γεμίσει και είμαστε έτοιμοι να διασκορπίσουμε την καραμέλα από αυτό το δοχείο.

Όταν πατάμε ένα κουμπί στην πλευρά του πελάτη Node-Red, στέλνουμε τον αριθμό 1-4 στο arduino. Στη συνέχεια, το Arduino ελέγχει τον αριθμό και ανοίγει το δοχείο που είναι συνδεδεμένο με αυτόν τον αριθμό. Αυτό γίνεται με το πράσινο LED να ανάβει για 5 δευτερόλεπτα. Συγχρόνως αφαιρούμε 1 από την κατάσταση του δοχείου για να υποδείξουμε ότι έχουν βγει μερικές καραμέλες από αυτό το δοχείο.

Όταν η κατάσταση του δοχείου φτάσει το 0, η κόκκινη λυχνία LED θα ανάψει, υποδεικνύοντας ότι αυτό το δοχείο πρέπει να γεμίσει ξανά.

Όταν πραγματοποιείται μια αγορά, ο αριθμός 5 στείλτε το στο arduino και στη συνέχεια υπολογίζει την τιμή και στέλνει την τιμή και το βάρος πίσω στο κόκκινο κόμβο και SQL.

Το τελευταίο μέρος του κώδικα arduino στέλνει την κατάσταση και το βάρος/τιμή πίσω στο κόκκινο.

Βήμα 5: Κόμβος-Κόκκινο

Το Node Red πραγματοποιεί όλες τις συνδέσεις μεταξύ του arduino και της βάσης δεδομένων SQL.

Τα δεδομένα που προέρχονται από την οθόνη Πελάτης στο Κόμβο-κόκκινο πηγαίνουν στο arduino όπου υποβάλλονται σε επεξεργασία. Τα επεξεργασμένα δεδομένα επιστρέφουν στη συνέχεια στο Κόμβο Κόκκινο και στην οθόνη Διαχείριση.

Αν πάρουμε το κουμπί 1 ως excampel, το έχουμε συνδέσει με τις γραμμές τόσο στο arudino μέσω του com4 όσο και στον διακομιστή SQL. Όταν ανοίξουμε στη συνέχεια το κουμπί, μπορούμε να δούμε ότι οι πληροφορίες που αποστέλλονται στο arduino είναι το Payload και το θέμα αποστέλλεται στο SQL.

Χρησιμοποιούμε μια λειτουργία στο Node-Red για να στείλουμε τις πληροφορίες από το arduino στο SQL. Σε αυτή τη λειτουργία χρειαζόμαστε κάποιον κώδικα java για να πούμε στο Node-red τι να κάνει με τον κώδικα.

Κωδικός λειτουργίας:

var data = msg.payload.split (","); var Vægt = δεδομένα [13];

var Kroner = δεδομένα [14];

var out = "UPDATE blanding SET Vægt = '"+Vægt+"', Kroner = '"+Kroner+"' WHERE id = 1";

msg.topic = out;

επιστροφή msg.

Στον κώδικα εδώ, λαμβάνουμε μια συμβολοσειρά δεδομένων από το arduino και χωρίζεται με ένα "," μεταξύ των αριθμών.

Για αυτή τη λειτουργία χρειαζόμαστε τους αριθμούς που έρχονται στην 13η και 14η θέση και τους βάζουμε στις μεταβλητές "Vægt and Kroner". Στη συνέχεια, παίρνουμε τον κώδικα που πρέπει να εκτελεστεί σε SQL και να τεθεί σε μεταβλητή "out" και αποστέλλεται ως θέμα στην SQL.

Βήμα 6: SQL

Στη βάση δεδομένων SQL διατηρούμε τη στατιστική για το πόσες φορές έχει παραγγελθεί κάθε είδος καραμέλας την ημέρα και το βάρος και την τιμή της καραμέλας.

Το κουμπί statestik προέρχεται από έναν μετρητή που συνδέεται με κάθε κουμπί στο Node-Red και το βάρος και η τιμή προέρχονται από το arduino μέσω μιας λειτουργίας στο Node-Red.

Βήμα 7: Βίντεο

Στο βίντεο δείχνουμε ότι ένα κοντέινερ γεμίζει στον πίνακα Διαχειριστής και, στη συνέχεια, παραγγέλλεται κάποιο γλυκό κάνοντας κλικ στα κουμπιά του πίνακα πελατών. Ταυτόχρονα, το βάρος και το εκτιμώμενο κόστος της καραμέλας εμφανίζονται στον πίνακα πελατών.

Όταν ο πελάτης είναι ικανοποιημένος με το μείγμα καραμελών του, πιέζει το κουμπί αγοράς και το πραγματικό βάρος και το κόστος εμφανίζονται κάτω από το κουμπί. Αυτό ολοκληρώνει το τμήμα του πελάτη και στη συνέχεια το βάρος και το κόστος μεταφέρονται στον πίνακα διαχειριστών και τη βάση δεδομένων μας σε sql.

Στη βάση δεδομένων παρακολουθούμε στη συνέχεια πόσες φορές έχει παραγγελθεί ένα ζαχαρωτό γλυκό και πόσο ζαχαρωτό ήταν το βάρος και το κόστος του.

Βήμα 8: Αξιολόγηση

Αυτό ήταν ένα καλό έργο όπου δουλέψαμε με 3 προγράμματα και τα κάναμε να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Στην αρχή είχαμε κάποιες λειτουργίες που εκτελούνταν στο Node-Red και μερικές στο Arduino, αλλά για να έχουμε καλύτερη εικόνα, αποφασίσαμε να βάλουμε όλες τις λειτουργίες στο arduino και στη συνέχεια να έχουμε το Node-Red για όλα τα οπτικά.

Βήμα 9: Επέκταση του έργου

Η ιδέα μας ήταν να έχουμε ένα από τα δοχεία ανοιχτό με κινητήρα, οπότε το επόμενο βήμα θα ήταν να κάνουμε ένα σχέδιο όπου η καραμέλα δεν θα κολλήσει.