江森自控加速磁轴承离心液体制冷机工业控制器的开发
挑战
解决方案
结果
- 设计迭代从几个月减少到几天
- 交付的高质量软件
- 发展加速
“如果使用我们之前的方法，我们仍然需要致力于控制器。通过基于模型的设计，我们不仅更快地发布了它;我们还推出了更加稳定的产品。控制器经过了非常精细的调整，我们99%的客户都运行默认配置而不进行任何调整。”
柯蒂斯·克兰，江森自控
大型建筑、数据中心和其他设施依靠冷水机组来冷却和除湿空气;他们还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良好候选者。
纽约®磁力离心式冷水机江森自控(YMC2)系统采用主动磁轴承技术，无需油润滑轴承，使冷水机能耗更低:比油润滑变速离心式冷水机节能10-15%，比传统定速冷水机节能40%。除了这项技术，最新的YMC2系统结合了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®和仿真软万博1manbetx件®开发YMC2冷水机组的专有容量控制逻辑，不断监测和微调冷水机组的操作，以保持最佳性能。
江森自控高级工程师Curtis Crane表示:“基于模型的设计使我们能够比传统方法更快地交付更高质量的控制系统。“我们在Simulink中设计了一个完全集成的控制系统，通过仿真对其进行验证和优化，并为我们的生产冷万博1manbetx水机生成了大约50万行代码。其结果是系统可以更快地达到设定值，提供精确的控制，并且几乎不需要现场配置或维护。”
挑战
多年来，江森自控的工程师们试图开发出越来越复杂的下一代控制器。最早的YORK制冷机配备了气动控制面板;后来的版本有机电和电子控制。工程师们将每个新的控制器设计都建立在其前身的基础上，对其进行更新以支持新的硬件功能。万博1manbetx随着时间的推移，设计受到了挑战，因为不同的控制元素出现了，并在无意中相互冲突。
江森自控还发现了开发过程效率低下的问题。新功能和错误修复必须用C语言编程，进行台架测试，然后在实际的冷却器上重新测试，这导致了缓慢的迭代。由于调试手写代码需要在冷水机上进行大量昂贵的测试，因此实现书面规范中的新想法可能需要几个月的时间。江森自控公司不仅决定重新设计冷水机控制系统，而且还彻底改革了其开发过程。
解决方案
江森自控工程师使用基于模型的设计来加速开发更高效、更稳定的冷水机组控制系统。
该团队使用statflow在Simulink中对控制器进行建模万博1manbetx®为主要组件创建状态机层次结构。线性控制元素，包括比例积分导数(PID)控制，在MATLAB中实现，并使用MATLAB函数块集成到Simulink模型中。万博1manbetx
控制模型包括30多个参考模型，每个模型由数千个块组成。
在设计控制器的同时，江森自控的工程师们还在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模拟。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®，工程师们用Simulink和Stateflow模型生成了超过50万行C代码。万博1manbetx他们使用由Embedded Coder提供的PIL api和示例创建了一个循环中处理器(PIL)测试环境。在通过PIL测试验证代码之后，他们使用在生产控制面板上运行的软件进行了硬件在环(HIL)测试。
该团队实现了一个日志功能，每100毫秒记录一次来自控制面板的数据，并在MATLAB中生成多个数据图，以协助调试和故障排除。
经过测试、验证和优化软件后，江森自控在YMC2量产系统上实现了该控制器。
结果
设计迭代从几个月减少到几天．“用我们以前的方法，可能需要几个月的时间来手工编写设计更改，并在冷水机上调试它们，”Crane说。“使用Simu万博1manbetxlink，我们可以更新模型，模拟它，生成代码，并在一两天内让更新的控制器在冷水机上运行。”
交付的高质量软件．Crane说:“因为我们已经在Simulink中彻底模拟了控制器，所以在HIL测试中发现的99%的问题都在控制万博1manbetx器以外的区域。“我们用Embedded Coder生成的代码没有任何问题。”
发展加速．江森自控首席工程师Robert T万博1manbetxurney说:“有了MATLAB和Simulink，我们第一次可以看到我们的控制系统发生了什么，这使得调试变得更容易，加快了开发。”“生成代码而不是将设计交给程序员编码，这也加快了开发速度，同时最大限度地减少了人为错误。”
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