Matlab/Simulink Kullanılarak Kimyasal Parametrelerin Gerçek Zamanlı Kontrolü için Bir Altyapı

Kimyasal süreçlerde çözelti içerisindeki bazı parametrelerin kontrolünün sağlanması ile birlikte çözeltinin istenen çıkışdeğerine yaklaşması beklenir. Bu parametrelerin değerlerini bir kimyasal reaksiyon sürecinde kontrol altında tutmak içinkontrol algoritmaları kullanılır. Bu çalışmada, kimyasal işlemlerde kullanılan parametrelerin kontrolünü sağlayabilecek birsistemin donanım ve yazılım alt yapısı geliştirilmiştir. ATmega 328 aracılığı ile sensörlerden okunan değerler VisualStudio.Net C#’ta geliştirilen program ara yüzüne seri iletişim ile aktarılmış ve böylece sistemin çalışabilirliği kontroledilmiştir. Seri porttan gönderilen değerlerin istenen seviyenin alt ya da üstünde olmasına göre peristaltik pompa otomatik birşekilde devreye alınmış ya da devre dışı bırakılmıştır. Ayrıca Matlab Simulink ortamında PID ile parametre kontrolünüsağlayacak örnek bir uygulama geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında geliştirilen donanımda seri iletişim için MAX232entegresi, ATmega 328 entegresi, BD651 model transistör, 7805 marka voltaj regülatörü, DIY MORE marka pH sensörü, DC12V 5000 RPM marka peristaltik pompa, 10 ve 1’er Farad’lık kondansatörler kullanılmıştır. Çalışmada ortaya konanaltyapıda ileri kontrol algoritmaları denenerek geliştirilecek ve böylece sistemin durum tepkileri ve davranışları daha kararlıbir şekilde izlenebilecektir. Sonuç olarak, bu çalışmada kimyasal süreçlerde çözelti içerisindeki parametreleri kontrol altındatutabilecek bir sistem, donanım ve yazılım altyapıları ile birlikte geliştirilmiştir. Önerilen sistem bu alanda çalışanaraştırmacılara maliyeti düşük alternatif bir kontrol sisteminin altyapısını sunmaktadır.

An Infrastructure for the Real-Tıme Control of Chemıcal Parameters Usıng Matlab Simulink

In chemical processes, it is expected that the solution approaches the desired output value with the parameter control in solution. Control algorithms are used to control parameters in chemical processes. In this study, a hardware and softwares infrastructure that could control the parameters used in processes was developed. The values were transferred via serial communication to the software interface developed in Visual Studio. Thus, the system's operability was checked. Peristaltic pump was automatically switched on/off according to whether values read from the serial port were above or below the desired level. In addition, an application was developed to control a parameter using PID in Matlab/Simulink. In the hardware, we employed MAX232 integrated for serial communication, Arduino Uno development card, BD651 transistor, 7805 voltage regulator, DIY MORE pH sensor, DC 12V 5000 RPM peristaltic pump and, 10F and 1F capacitors. The developed control mechanism is suitable for testing and developing new algorithms, so that the system's behavior such as system transient response can be monitored. Consequently, a hardware, which can keep the parameters in a solution under control in the chemical processes, has been developed with its softwares in this study. The proposed system alternatively presents an infrastructure in this field.

PDF

___

[1] Altınten, A., Demirci, Y., Pekel, L. C., & Alpbaz, M. (2016a). Elektrokoagülasyon Reaktöründe Bulanık Kontrol Metodu İle Ph, İletkenlik Ve Sıcaklığın Eş Zamanlı Kontrolü. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(4), 987–996.
[2] Aparna, V. (2014b). Development of Automated pH Monitoring & Control System Through USB Data Acquisition. In 2014 6th IEEE Power India International Conference (PIICON) (pp. 1–6).
[3] Cancelier, A., Claumann, C. A., Bolzan, A., & Machado, R. A. F. (2016c). Predictive control of a batch polymerization system using a feedforward neural network with online adaptation by genetic algorithm. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 33(1), 177–190.
[4] Demirci, Y., Pekel, L. C., & Alpbaz, M. (2015d). Investigation of Different Electrode Connections in Electrocoagulation of Textile Wastewater Treatment. International Journal of Electrochemical Science, 10, 2685–2693.
[5] Dibble, W. E., & Tiller, W. A. (1999e). Electronic Device-Mediated pH Changes in Water. Journal of Scientific Exploration, 13(2), 155–176.
[6] Fatani, A., Kanawi, A., Alshami, H., Bensenouci, A., Brahimi, T., & Bensenouci, M.-A. (2018f). Dual pH level monitoring and control using IoT application. In 2018 15th Learning and Technology Conference (L&T) (pp. 167–170).
[7] Maciel, P. S. P., Da Silva, S. B., De Medeiros, G. F. B., & Rodrigues, T. V. (2013g). Innovative pH control for water: Reusing rainwater. In 2013 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC) (pp. 288–293).
[8] Saaid, M. F., Sanuddin, A., Megat, A., & Yassin, M. S. A. I. M. (2015h). Automated pH Controller System for Hydroponic Cultivation. In Computer Applications & Industrial Electronics (ISCAIE) (pp. 186–190).
[9] Vimal, P. V, & Shivaprakasha, K. S. (2017i). IOT based greenhouse environment monitoring and controlling system using Arduino platform. In 2017 International Conference on Intelligent Computing, Instrumentation and Control Technologies (ICICICT) (pp. 1514–1519).