Johnson Controls加速了耐用离心液体冷却器的工业控制器开发

挑战

开发先进的控制器，以最大限度地提高磁离心冷却器的效率

解决方案

使用Si万博1manbetxmulink和StateFlow来模拟，模拟，优化和验证控制设计，并使用嵌入式编码器生成PIL测试和生产部署的C代码

结果

  • 设计迭代从几个月减少到几天
  • 提供高质量的软件
  • 发展加速

“使用先前的方法，我们仍然在控制器上工作。采用基于模型的设计，我们不仅会发货迟早;我们还提供了更稳定的产品。控制器如此精细调整，99％的客户使用没有调整的默认配置。“

柯蒂斯起重机，约翰逊控制
约克磁离心冷却器（YMC2）系统来自Johnson Controls。

大型建筑、数据中心和其他设施依靠冷水机来冷却和除湿空气;他们也为工业和商业应用提供冷冻水。采暖通风和空调(HVAC)系统通常占商业建筑年总能耗的一半，使其成为提高能源效率的一个很好的候选者。

纽约®磁离心冷却器（YMC2）来自Johnson Controls的系统采用主动磁力轴承技术，消除了对油润滑轴承的需求，并使冷却器能够消耗更少的能量：比油润滑的可变速度离心冷却器减少10-15％，少于40％比传统的固定速度冷却器。除了这项技术之外，最新的YMC2系统还包含重新设计的变速驱动器，蒸发器和先进的控制系统。

江森自控工程师使用MATLAB进行基于模型的设计®和模拟万博1manbetx®开发YMC2冷水机专有的容量控制逻辑，连续监测和微调冷水机的操作，以保持最佳性能。

江森自控公司高级工程师柯蒂斯•克莱恩表示:“基于模型的设计使我们能够以比传统方法更快的速度交付质量更高的控制系统。”“我们在Simulink中设计了一个完全集成的控制系统，通过仿真验证和优化，并为我们的生产冷水机组生万博1manbetx成了约50万行代码。其结果是，系统可以更快地达到设定值，提供准确的控制，几乎不需要现场配置或维护。”

挑战

Johnson Controls工程师试图开发多年来一直在越来越复杂的控制器的下一代控制器。最早的约克冷却器配备了气动控制面板;随后的版本具有机电和电子控制。基于其前身的每个新的控制器设计的工程师，更新它以支持新的硬件功能。万博1manbetx随着时间的推移，设计被挑战，因为不同的控制元素出现，无意中互相反对。

约翰逊的控制还确定了发展过程效率低下。新功能和错误修复必须在C，台式测试中编程，然后在实际的冷却器上重新测试，从而导致缓慢迭代。因为调试手写代码需要在冷却器上需要大量的昂贵测试会话，可能需要数月的时间来实现书面规范的新想法。约翰逊的控制不仅决定重新设计冷水机组控制系统，还决定改变其开发过程。

解决方案

江森自控的工程师采用基于模型的设计来加快开发更高效、更稳定的冷水机控制系统。

该团队在Simulink中使用StateFlow建模了控制器万博1manbetx®为主要组件创建状态机的层次结构。在MATLAB中实现了线性控制元件，包括比例积分导数（PID）控件，并使用MATLAB功能块集成到SIMULINK模型中。万博1manbetx

控制模型包括超过30个引用模型，每个型号包括数千个块。

在设计控制器的同时，江森控制的工程师在Simulink中开发了一个冷水机组模型。万博1manbetx工程师们使用控制和工厂模型进行了广泛的闭环仿真。模拟场景包括极端温度和其他难以或不可能在真实硬件上测试的条件。

使用嵌入式编码器®，工程师们从他们的Simulink和statflow模型中生成了超过50万行C代码。万博1manbetx他们使用PIL api和Embedded Coder提供的示例创建了一个处理器在循环(PIL)测试环境。在通过PIL测试验证代码后，他们用软件在生产控制面板上运行进行了硬件在环(HIL)测试。

该团队实现了一次记录的记录功能，每100毫秒从控制面板记录数据，并在Matlab中生成多个此数据的绘图，以帮助调试和排除。

在测试，符合条件和优化软件之后，Johnson控件在生产YMC2系统上实现了控制器。

结果

  • 设计迭代从几个月减少到几天．克莱恩说:“按照我们之前的方法，可能需要几个月的时间来手工编码设计变化，并在冷水机上调试它们。”“使用Simu万博1manbetxlink，我们可以更新模型，进行模拟，生成代码，并在一两天内让更新后的控制器在冷水机上运行。”

  • 提供高质量的软件．“因为我们在Simulink中彻底模拟了控制器，因为HIL测试期间未发现的99％的问题在控制器以外的区域中，”万博1manbetx起重机说。“我们没有嵌入式编码器生成的代码没有问题。”

  • 发展加速．江森自控公司的首席工程师Rober万博1manbetxt Turney说:“有了MATLAB和Simulink，我们可以第一次看到我们的控件发生了什么，这使得调试更容易，并加速了开发。”“生成代码而不是让程序员编写设计，也能加速开发，同时最小化人为错误。”

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