Automatizzare una cantina

Botti di vino

Uno degli aspetti più critici nella produzione del vino è il controllo del processo di fermentazione, durante il quale è necessario controllare le temperature delle botti. Si possono adoperare delle botti speciali dotate di una valvola di raffreddamento. Indipendentemente dal metodo scelto per la produzione del vino, generalmente le operazioni di controllo sono:

  • misurazione della temperatura dopo aver aggiunto del mosto nella botte;
  • se la temperatura della botte supera una certa soglia, bisogna aprire la valvola di raffreddamento per abbassare la temperatura;
  • se la temperatura della botte è sotto a una soglia minima, bisogna chiudere la valvola di raffreddamento per alzare la temperatura;

Si può realizzare un sistema che esegue automaticamente le operazioni di cui prima utilizzando i prodotti di AirQ Networks

Supponiamo di dover controllare 8 botti, l’applicazione consentirà di:

  1. rilevare la temperatura delle botti;
  2. controllare le valvole di raffreddamento;
  3. Osservare l’andamento delle temperature delle botti.

Attenzione: l’applicazione degli schemi in questo tutorial implica operazioni sull’impianto elettrico, che devono essere eseguite da personale qualificato. Prima di compiere queste operazioni bisogna assicurarsi di aver disattivato la rete elettrica.

Materiale occorrente

Per realizzare il sistema abbiamo bisogno dei seguenti componenti (supponiamo di monitorare 8 botti):

  • N° 8 sensori di temperatura AirQ 101 EXT per rilevare le temperature delle botti;
  • N° 4 schede di controllo AirQ 300 con batteria Li-Po per gestire le valvole di raffreddamento;
  • N° 1 centralina HomeNET (o ColdNET);
  • N° 2 alimentatori a barra DIN.

Notare che per il controllo delle valvole si possono adoperare anche altre schede di controllo AirQ Networks. Per esempio potremmo usare due AirQ 310 (ciascuna di esse fornisce 6 relè).

Dato che non è possibile inserire i sensori direttamente nelle botti, useremo quelli di tipo EXT perché sono dotati di sonda.

Istruzioni

1Installare l’hardware

Iniziamo a installare le schede di controllo AirQ300. Dobbiamo collegare i relè delle schede alle valvole di raffreddamento e collegare le schede al circuito di alimentazione.

Come si può notare, nello schema è mostrato il collegamento elettrico tra una valvola di raffreddamento e un relè presente sulla scheda di controllo. La stessa scheda è alimentata usando un alimentatore a barra DIN (il cui voltaggio è 12VDC). La valvola è collegata da un lato al contatto normalmente aperto del relè e dall’altro lato alla fase della 220 V. Il circuito è completato collegando il contatto COM del relè al neutro della 220 V.

Possiamo allestire un quadro elettrico contenente le schede di controllo e gli alimentatori.

Quadro elettrico con schede di controllo AirQ 300

 

Dato che dovremo comandare 8 valvole di raffreddamento e considerando che una scheda di controllo AirQ 300 ha 2 relè, si spiega perché usiamo 4 schede di controllo AirQ 300. Pertanto i collegamenti saranno Board1.relè1 per botte1, Board1.relè2 per botte2, Board2.relè1 per botte3 ecc…

Dopo avere installato le schede di controllo, bisogna installare i sensori. La scelta dei sensori AirQ Networks ci consente di poterli usare senza alcun cavo di alimentazione perché sono alimentati con una batteria a lunga durata. Dovremo quindi semplicemente:

  1. posizionare il sensore sopra o vicino una botte;
  2. inserire la sonda nel pozzetto termometrico della botte.

Infine, la centralina HomeNET deve essere installata accanto e collegata a un router usando un cavo UTP e alimentato con un alimentatore.

Sottolineiamo che non è necessario nessun collegamento via cavo tra i dispositivi e la centralina: schede di controllo e sensori sono collegati alla centralina mediante segnale radio.

Slide background

Temperature sensor

probe wire

Thermowell

 

2Configurazione software

Primo aspetto importante: non è necessaria alcuna installazione sul PC/Smartphone dal quale si gestirà il sistema perché il software HomeNET (o ColdNET), mediante il quale è possibile gestire tutta l’applicazione, è preinstallato in tutte le centraline di AirQ Networks.

Con HomeNET è possibile eseguire la configurazione di base e definire tutta la logica del sistema.

Possiamo accedere all’applicazione usando un browser, come Google Chrome o Mozilla Firefox. L’indirizzo IP della centralina è generato mediante DHCP. Per ottenere l’indirizzo, dobbiamo usare l’HomeNET Finder.

Apriamo il browser e scriviamo l’indirizzo ottenuto dall’HomeNET Finder:

http://192.168.1.210:9090

Per la configurazione iniziale, suggeriamo di dare uno sguardo alla pagina Supporto.

Dopo aver installato e accoppiato i dispositivi, la vista principale di HomeNET sarà come mostrato nella seguente figura:

Stato dei dispositivi

La vista principale (stato dispositivi) mostra per ogni dispositivo l’ultimo stato rilevato. Ogni AirQ 300 usa i due relè per comandare le valvole di raffreddamento collegate; nel nostro sistema gli input delle schede di controllo non sono utilizzati, ma potrebbero essere usati nella realizzazione di una cantina più avanzata. Cliccando sull’icona di un relè, possiamo accendere/spegnere le valvole manualmente dal nostro PC/Smartphone. Per ognuna delle otto botti, abbiamo un sensore di temperatura che sarà rappresentato nell’interfaccia come in figura, mostrando al centro l’ultima temperatura rilevata.

 

Assegnare nomi

Volendo, possiamo assegnare nomi ai dispositivi cliccando sul pulsante Assegna Nome oppure modificare un nome in precedenza assegnato. Nell’esempio assegniamo il nome Tank X al sensore collegato alla botte X.

Oltre a poter cambiare il nome di una scheda di controllo, possiamo anche assegnare nomi agli I/O. Nell’esempio, ogni relè ha il nome della valvola collegata. Possiamo quindi assegnare il nome valve 5 al primo relè della scheda di controllo con nome control 3, cliccando sulla stringa RELÈ1 presente sull’icona.

 

Dashboard

Il software integrato fornisce un modo più user-friendly per gestire il nostro sistema: la dashboard. Questa ci permette di creare un ambiente totalmente personalizzato al cui interno è possibile aggiungere dei widget. I widget solo elementi grafici aggiungibili nella dashboard grazie ai quali possiamo mostrare sullo schermo solo le parti del sistema che effettivamente ci interessa gestire. Tra i widget disponibili citiamo quello per mostrare una temperatura rilevata, per osservare/attivare un relè, per osservare l’andamento di una temperatura in un grafico ecc… Per alcuni widget è anche possibile scegliere un’icona da un elenco.

Per la cantina, non è necessario mostrare lo stato degli input delle schede di controllo, poiché sono inutilizzati. Potremmo quindi configurare la dashboard aggiungendo dei widget a singolo relè per ogni relè di ogni scheda, la temperatura di ogni botte e l’andamento delle temperature.

Il video seguente mostra come configurare la dashboard:

 

Definire la logica di sistema con le regole

Dopo la configurazione di base, possiamo controllare lo stato delle botti ed eventualmente comandare le valvole cliccando sui relè dalla vista stato o dalla dashboard. Possiamo quindi attivare la valvola se la temperatura è troppo alta o disattivarla se è troppo bassa. Tutto questo semplicemente con dei click dal proprio PC o Smartphone.

La domanda a questo punto è: non sarebbe meglio automatizzare questo processo?

Grazie alle regole possiamo definire la logica del sistema in modo semplicissimo e affidabile. Possiamo quindi definire comportamenti complessi del sistema. Per aggiungere una nuova regola bisogna cliccare sull’icona rules presente sulla barra superiore di un dispositivo dalla vista di stato oppure dal menu principale.

Controllo della temperatura di una botte

Supponiamo che la temperatura interna alla botte debba stare nell’intervallo 14°C-15°C durante la fermentazione. Per ogni botte, possiamo definire due regole:

  1. Se la temperatura è inferiore a 14, disattiva la valvola di raffreddamento (la temperatura cresce);
  2. Se la temperatura è superiore a 15, attiva la valvola (la temperatura diminuisce).

Ricordando che una valvola è collegata a un relè, le regole in termini di relè sono:

  1. Se la temperatura è inferiore a 14, spegni il relè (la temperatura cresce);
  2. Se la temperatura è superiore a 15, accendi il relè (la temperatura diminuisce).

Cliccando sull’icona di cui prima si accede alla pagina della lista delle regole raggruppate per il dispositivo corrispondente. Nel box di aggiunta di una regola, dobbiamo definire il nome della regola, una condizione e un’azione. Il video seguente mostra come aggiungere le due regole per una botte:

 

Osservare i dati

HomeNET offre una serie di strumenti per osservare i dati rilevati. Leggi la documentazione di HomeNET per avere informazioni complete.

Per esempio possiamo osservare l’andamento delle temperature della botte in un certo intervallo temporale, lo storico dello stato delle valvole ecc…

Andamento delle temperature della cantina

Storico dello stato delle valvole