Науковий вісник НГУ

Результати розробки лабораторного стенду віддаленого керування компресорною установкою на базі WebHMI

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2025

Останнє оновлення: 25 грудня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 741

Authors:

О. О. Азюковський, orcid.org/0000-0003-1901-4333, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Нотхольт, orcid.org/0000-0003-1482-5356, Ройтлінгенський університет, м. Ройтлінген, Федеративна Республіка Німеччина, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Г. Г. Дяченко*, orcid.org/0000-0001-9105-1951, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Балахонцев, orcid.org/0000-0001-8818-7655, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

* Corresponding author e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (6): 119 - 126

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/119

Abstract:

Мета. Розробити й виконати експериментальну апробацію лабораторного стенду для віддаленого керування мембранним компресором із можливістю ПІД-регулювання, що інтегровано в архітектуру SCADA-системи на базі WebHMI, придатної для навчального процесу й наукових досліджень у галузі автоматизованого електропривода та інженерії керування.

Методика. Використані методи критичного аналізу й логічного узагальнення результатів досліджень у сфері віддаленого керування, теорію автоматичного регулювання, комп’ютерне моделювання, а також експериментальну перевірку функціональних характеристик системи. Розроблена методика включала проєктування архітектури, інтеграцію апаратних і програмних компонентів, налаштування параметрів ПІД-регулятора й верифікацію працездатності системи в умовах віддаленого доступу.

Результати. Імплементована структурна архітектура стенду, що об’єднує програмований логічний контролер, частотний перетворювач, Raspberry PI, відеокамери та WebHMI у єдине інформаційне середовище. Забезпечена можливість моніторингу й керування у режимі реального часу, архівацію даних і відтворення експериментальних сценаріїв. Верифікаційні випробування підтвердили коректність обміну даними, стійкість ПІД-регулювання до зміни уставок і зовнішніх збурень, а також працездатність веб-інтерфейсу в умовах глобального доступу.

Наукова новизна. Запропоноване архітектурне рішення, що інтегрує веб-орієнтовану SCADA-платформу з алгоритмами регулювання промислового рівня, яке дозволяє реалізувати віддалений лабораторний комплекс для компресорних установок та інших подібних систем із можливістю керування й візуалізації процесу в умовах багатокористувацького доступу.

Практична значимість. Розроблений стенд може застосовуватися у навчальному процесі для формування практичних навичок у галузі автоматизованого електропривода, інженерії керування, а також у наукових дослідженнях для перевірки алгоритмів регулювання й аналізу характеристик компресорних систем. Отримані результати створюють передумови для подальшого масштабування системи й розширення її функціональності.

Ключові слова: мембранний компресор, SCADA, WebHMI, ПІД-регулятор, віддалений доступ, Індустрія 4.0, кіберфізична система

References.

1. Kalsoom, T., Ahmed, S., Rafi-ul-Shan, P. M., Azmat, M., Akhtar, P., Pervez, Z., Imran, M. A., & Ur-Rehman, M. (2021). Impact of IoT on Manufacturing Industry 4.0: A New Triangular Systematic Review. Sustainability, 13(22), 12506. https://doi.org/10.3390/su132212506

2. Ahmed, S. F., Alam, M. S. B., Hoque, M., Lameesa, A., Afrin, S., Farah, T., …, & Muyeen, S. M. (2023). Industrial Internet of Things enabled technologies, challenges, and future directions. Computers and Electrical Engineering, 110, 108847. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2023.108847

3. Popescu, V. F., & Scarlat, C. (2022). Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Systems for Industrial Automation and Control Systems in Industry 4.0. Land Forces Academy Review, 27(4), 309-315. https://doi.org/10.2478/raft-2022-0039

4. Hruzevskyi, O. (2023). A Systematic Analysis of the Impact of the Military Conflict on the Distance Education System in Ukraine. E‑Learning Innovations Journal, 1(1), 71-87. https://doi.org/10.57125/ELIJ.2023.03.25.04

5. Palanci, A., Yılmaz, R. M., & Turan, Z. (2024). Learning analytics in distance education: A systematic review study. Education and Information Technologies, 29(17), 22629-22650. https://doi.org/10.1007/s10639-024-12737-5

6. Kurtz, M., Benabbou, A., Pons, C., & Broisin, J. (2025). Collaboration in virtual and remote laboratories for education: A systematic literature review. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning, 20(3). https://doi.org/10.1007/s11412-025-09454-7

7. Matana, G., Tadeu Simon, A., Tasé Velázquez, D. R., Hernández Mastrapa, L., & Luís Helleno, A. (2022). Cyber-Physical Systems as Key Element to Industry 4.0: Characteristics, Applications and Related Technologies. Engineering Management Journal, 35(4), 377-404. https://doi.org/10.1080/10429247.2022.2140002

8. Rejón, C., Martin, S., & Robles-Gómez, A. (2024). Easy Development of Industry 4.0 Remote Labs. Electronics, 13(8), 1508. https://doi.org/10.3390/electronics13081508

9. Kandala, S. V., Gureja, A., Walchatwar, N., Agrawal, R., Sinha, S., Chaudhari, S., …, & Hussain, A. (2025). Engineering end-to-end remote labs using IoT-based retrofitting. IEEE Access, 13, 1106-1132. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3523066

10.      Zaluzhnyi, M., Nazarova, O., Krysan, Y., & Pyrozhok, A. (2023). Laboratory stand for studying the automated air temperature monitoring system using IoT technologies. 2023 IEEE 5 ^th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), 1-5. https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402525

11.      Nazarova, O., Osadchyy, V., Shulzhenko, S., & Olieinikov, M. (2022). Software and hardware complex for the study of electropneumatic mechatronic systems. 2022 IEEE 4 ^th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/MEES58014.2022.10005698

12.      Diachenko, G., Laktionov, I., Yakupov, D., Borovyk, R., & Yalanskyi, O. (2025). Web-Based Control System for Laboratory Electromechanical Elevator Installation. In Pavlenko, D., Tryshyn, P., Honchar, N., & Kozlova, O. (Eds.) Smart Innovations in Energy and Mechanical Systems. SIEMS 2025. Lecture Notes in Networks and Systems, 1480. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-95191-6_19

13.      Mkiva, F., Bacher, N., Krause, J., van Niekerk, T., Fernandes, J., & Notholt, A. (2023). ICT-architecture design for a remote laboratory of industrial coupled tanks system. Proceedings of the 13 ^th Conference on Learning Factories (CLF 2023), 9–11 May 2023, 1-10. Reutlingen, Elsevier. https://doi.org/10.2139/ssrn.4469514

14.      Yalçın, Y., & Kılıç, M. (2025). Computer-controlled systems virtual laboratory with MATLAB and Simulink. IFAC-PapersOnLine, 59(7), 72-77. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2025.08.025

15.      Cotfas, P. A., Cotfas, D. T., & Machidon, O. M. (2016). Remote laboratories based on LabVIEW web services. EDULEARN16 Proceedings: 8 ^th International Conference on Education and New Learning Technologies, (pp. 3683-3689). https://doi.org/10.21125/edulearn.2016.1844

16.      Grodotzki, J., Ortelt, T. R., & Tekkaya, A. E. (2018). Remote and virtual labs for engineering education 4.0: Achievements of the ELLI project at the TU Dortmund University. Procedia Manufacturing, 26, 1349-1360. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.126

17.      Wilson, S., & Egerstedt, M. (2023). The Robotarium: A remotely-accessible, multi-robot testbed for control research and education. IEEE Open Journal of Control Systems, 2, 12-23. https://doi.org/10.1109/OJCSYS.2022.3231523

18.      Kumar, A., & Goswami, M. (2023). Performance comparison of instrument automation pipelines using different programming languages. Scientific Reports, 13(1), 1-12. https://doi.org/10.1038/s41598-023-45849-y

19.      Cao, M., & Fang, J. (2018). Design of remote terminal of air compressor based on STM32 and GPRS. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 394(3), 032113. https://doi.org/10.1088/1757-899X/394/3/032113

20.      Nanmaran, R., Balasubramaniam, D., Senthil Kumar, P., Vickram, A. S., Saravanan, A., Thanigaivel, S., Srimathi, S., & Rangasamy, G. (2023). Compressor speed control design using PID controller in hydrogen compression and transfer system. International Journal of Hydrogen Energy, 48(73), 28445-28452. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.049

21.      Alsuwian, T., Amin, A. A., Iqbal, M. S., & Maqsood, M. T. (2023). A review of anti-surge control systems of compressors and advanced fault-tolerant control techniques for integration perspective. Heliyon, 9(9), e19557. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19557

22.      Diachenko, G. (2020). Rotor flux controller for induction machines considering main inductance saturation. Problemele energeticii regionale, 3(47), 10-19. https://doi.org/10.5281/zenodo.4018933

23.      Diachenko, G., Schullerus, G., Dominic, A., & Aziukovskyi, O. (2020). Energy-efficient predictive control for field-orientation induction machine drives. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 61-67. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/061

• < Попередня
• Наступна >