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[TOP TIPP] Automatische Bewässerungssteuerung

Hier stellen Foristen und Kunden Ihre EIGENEN Logikbausteine vor. Diese Logikbausteine stehen jedem im Rahmen der vom Autor eingeräumten / genannten Lizenz zur Verfügung.
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Automatische Bewässerungssteuerung

#1

Beitrag von MiniMaxV2 »

Moin Zusammen,
nun, da es langsam Sommer wird und draußen der Garten wieder furchtbar trocken ist, ist es an der Zeit meine Bewässerung auf den Wolf umzusetzen.
Historie: Ich hab vor einigen Jahren angefangen, eine Bewässerung aufzubauen. Die hat sich mehrmals verändert, bis der aktuelle Zustand erreicht war. Bestehen tut das ganze aus mehreren (geplanten) "Verteilerstellen", an denen Ventile Sitzen. Der "Hauptbaum", ist direkt an der Grundwasserpumpe.
BewässerungHaupt.jpg
Gesteuert hat ich das ganze in der ersten Version über einen µC (ATMEGA) und einem selbstgeschriebenen Programm. Da musste ich alles über ein Header-File einstellen in meinen Listen. Allerdings waren bereits Features wie Gruppen, Individuelle Bewässerungszeiten und Sperren möglich. Gestartet wurde das Programm, sobald der µC Strom erhalten hat - über eine Zeitschaltuhr. :confusion-waiting:
Vorletztes Jahr bin ich dann auf Node-Red umgestiegen, da ich zu diesem Zeitpunkt die Ventile auf einen KNX-Aktor umgelegt hab (und der Wolf da noch nicht da war). Damit konnte ich dann schon etwas flexibler meine "Programme" ändern. Bei der Gelegenheit, hat ein Telegram-Bot Einzug gehalten, mit dem ich die Bewässerung rudimentär steuern konnte (Automatik Start, Pumpe an, Aus, Status) und auch immer der Status mit gesendet wurde wenn die Automatik getriggert hat.
Und nun soll das ganze "ordentlich" aufgebaut werden und in den Wolf umziehen. (dann mit Visu etc., sobald ich mal dazu komme)

An die Bewässerung stell ich ein paar Anforderungen:
  1. Steuerung der Bewässerung
  2. Beliebig viele Kreise
  3. Kreise Zusammenfassbar
  4. Vorgabe der Automatik-Zeit pro Kreis
  5. Automatisches Ausführen des gesamten Programms (Full Automatic)
  6. Manuelles ausführen eines einzelnes Kreises (Single Circuit Automatic)
  7. Manuelles dauer an eines einzelnes Kreises
  8. Sperre einzelner Kreise
  9. Sperre der Automatik
  10. Vorlauf des gesamt Systems (um z.B. Netzteile einzuschalten, Sensoren zu kalibrieren, etc.)
  11. Vorlauf der Pumpe (um Druck aufzubauen)
  12. Nachlauf der Pumpe
  13. Nachlauf des gesamten Systems
  14. Möglichkeit auf Fehlerbedingungen zu reagieren (z.B. Überhitzung der Pumpe, kein Wasser, ...)
  15. Rückmeldung des Status
Nun habe ich mir folgendes System überlegt:
Systemübersicht.jpg
Im Prinzip besteht das System auf drei/vier Grundbausteinen:
  • Der System-Steuerung, welche sich um das "Hochfahren" und "Beenden" kümmert. Hier werden die Verzögerungen und Fehlerbedingungen gehandhabt.
  • Der Kreis-Steuerung, welche sich um einen einzelnen Kreis kümmert. Dabei wird eine "System Anforderung" gestellt und anschließend auf die Freigabe gewartet. Nach Abschluss wird ein "fertig" Signal gesendet. Es muss pro Kreis einen dieses Bausteins geben.
  • Dem Sequenzer, welcher sich um den Ablauf eines Automatik-Laufs kümmert. Dieser steuert alle Kreise der Reihe nach an.
  • (Später: einem Watchdog, welcher die Einhaltung der Systemparameter (z.B. Druck über eine Zeit, Temperatur, ...) überwacht und bei Überschreitung die Steuerung sperrt)
Die ersten Bausteine sind bereits "im Alpha Stadium". Ich werde die in der folgenden Antwort vorstellen. Sie sind noch nicht "fertig" und haben noch ein paar Einschränkungen, die ausgemerzt werden müssen. Ich hab diese noch nicht in Betrieb.
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LG
Hans Martin
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#2

Beitrag von MiniMaxV2 »

So hier nun der System Control Baustein.
Vorweg: Er soll die folgenden Anforderungen abbilden:
  • Vorlauf des gesamt Systems
  • Vorlauf der Pumpe (um Druck aufzubauen)
  • Nachlauf der Pumpe
  • Nachlauf des gesamten Systems
  • (Möglichkeit auf Fehlerbedingungen zu reagieren)
Da das nach einem Endlichen-Ablauf klingt, habe ich für diese Aufgabe einen Zustandsautomaten entworfen:
SystemControlAutomat.png
Im Prinzip gibt es da nicht viel zu erklären :)

Code: Alles auswählen

/**
 * File: Irrigation_SystemControl.twl V1.0 ALPHA 1
 * Logic for Garden irrigation. This module is the SystemControl which controls the pump and other related systems (like power supplies).
 * Author: Hans Martin
 * 
 */

{
  "Input": [
        ["System Request", "(0/1) Indicates whether the system should be activated", "$SystemRequest", "c"],
        ["System Forerun", "(T_s) Time how long the system should run before the pump is activated", "$SystemForerun", "u"],
        ["Pump Forerun", "(T_s) Time how long the pump should run before system goes into the OK state", "$PumpForerun", "u"],
        ["System FollowUp", "(T_s) Time how long the system should run after the pump is shut down", "$SystemFollowUp", "u"],
        ["Pump FollowUp", "(T_s) Time how long the pump should run after the request gone", "$PumpFollowUp", "u"],
        ["Inhibit", "", "$VAR<Inhibit?>", "c"]
  ],
  "Output": [
        ["System State","(0/1) Indicates whether the system has a request","$SystemState","c"],
        ["System OK", "(0/1) Indicates that the system is in fully operational state", "$SystemOk", "c"],
        ["System Warning", "(0/1) Indicates that the system is partially operating", "$SystemWarn", "c"],
        ["System Error", "(0/1) Indicates that the system is in faulted state", "$SystemError", "c"],
        ["System", "(0/1) Output to activate the system devices (e.g. power supply)", "$SystemOut", "c"],
        ["Pump", "(0/1) Output to activate the pump", "$PumpOut", "c"]
  ],
  "Level": [
        // Inputs
        ["$VAR<Inhibit?>","bool",false],
        ["$SystemRequest", "bool", false],
        ["$SystemForerun", "float", 0],
        ["$PumpForerun", "float", 0],
        ["$SystemFollowUp", "float", 0],
        ["$PumpFollowUp", "float", 0],

        // Outputs
        ["$SystemState", "bool", false],
        ["$SystemOk", "bool", false],
        ["$SystemWarn", "bool", false],
        ["$SystemError", "bool", false],
        ["$SystemOut", "bool", false],
        ["$PumpOut", "bool", false],
        
        // Consts
        ["$Konst1", "int", 1],
        ["$Konst5", "int", 5],

        //Internals
        ["$State","integer",0],
        ["$InternalSystemWarn", "bool", false]
  ],
  "Module": [
        ["Break", ["$VAR<Inhibit?>"]], // this is a problem! Fix it! (If system is running and inhibit is set, there is no way to reset the system!)
        // build state
        ["Statemachine",
            // 0: System Off
            // 1: System Forerun
            // 2: Pump Forerun
            // 3: Running
            // 4: Pump FollowUp
            // 5: System FollowUp
            [
                // [condition , current state, next state, timeout]
                ["$SystemRequest", 0, 1, "$SystemForerun"], // new request
                ["-$SystemRequest", 1, 0, 0], // request canceled during system forerun
                [0, 1, 2, "$PumpForerun"], // system forerun done
                ["-$SystemRequest", 2, 0, 0], // request canceled during pump forerun
                [0, 2, 3, 0], // pump forerun done, system fully operating
                ["$SystemRequest", 3, 3, 0], // request still true
                ["-$SystemRequest", 3, 4, "$PumpFollowUp"], // pump follow up
                [0, 4, 5, "$SystemFollowUp"], //system follow up
                [0, 5, 0, 0] // system off
            ],
            "$State"
        ],

        // map state to output
        ["Comparator", "$State", "$SystemOut", 0], // System Out (only 1 when state > 0)
        ["Multiplexer", [0, 0, "$Konst1", "$Konst1", "$Konst1", 0], "$PumpOut", "$State"], // Pump Out (1 when 5 > state > 1)

        // map state to state outputs
        ["Comparator", "$State", "$SystemState", 0], // SystemState (only 1 when state > 0)
        ["Multiplexer", [0, "$Konst1", "$Konst1", 0, "$Konst1", "$Konst1"], "$InternalSystemWarn", "$State"], // system has warning if not in state 3 and has request
        ["And", ["-$SystemError", "$InternalSystemWarn"], "$SystemWarn"], // system has only warning exposed if no error is active
        ["And", ["-$SystemError", "-$SystemWarn", "$SystemRequest"], "$SystemOk" ] // system is ok if no error and no warning is active and request was made
  ]
}
Derzeit gibt es noch keinen Fehlereingang und damit wird der Fehler Ausgang noch nicht genutzt. Ebenso ist der Inhibit Eingang noch nicht korrekt umgesetzt.
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
LG
Hans Martin
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#3

Beitrag von StefanW »

Hallo Hans-Martin,

das ist ganz wunderbar. Für solche Abfolgen eignet sich der bestehende Logik Baustein "Zustandsautomat" ganz hervorragend.

Bin schon sehr gespannt auf Deine Lösung, weil wir machen uns ebenfalls Gedanken um eine Bewässerungssteurung.

lg

Stefan
Zuletzt geändert von StefanW am Di Apr 21, 2020 6:02 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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#4

Beitrag von StefanW »

Edit.. da war ich wohl zu langsam....
Zuletzt geändert von StefanW am Di Apr 21, 2020 6:02 pm, insgesamt 2-mal geändert.
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#5

Beitrag von MiniMaxV2 »

So und nun der Circuit Control:

Dieser erfüllt die folgenden Anforderungen:
  • Beliebig viele Kreise
  • Kreise Zusammenfassbar
  • Vorgabe der Automatik-Zeit pro Kreis
  • Manuelles ausführen eines einzelnes Kreises (Single Circuit Automatic)
  • Manuelles dauer an eines einzelnes Kreises
  • Sperre einzelner Kreise
  • Rückmeldung des Status (Kreis)
Hier liegt auch ein Endlicher Automat zu Grunde. Allerdings wird am Anfang noch geprüft, ob das "System Ok gemeldet hat" und ansonsten wird darauf gewartet. Die Zustandsübergänge werden deshalb durch einen externen Timer (Monoflop) bzw. über die Veränderung der Eingänge gehändelt.
CircuitControlAutomat.png
Auch hier gibt es nicht viel zum Code zu sagen :)

Code: Alles auswählen

/**
 * File: Irrigation_CircuitControl.twl V1.0 ALPHA 1
 * Logic for Garden irrigation. This module is the Circuit Control which controls one single irrigation circuit 
 * Author: Hans Martin
 * 
 */

{
  "Input": [
        ["Trigger Automatic", "(RISING) Trigger to start an automatic irrigation cycle", "$TriggerInp", "c"],
        ["Manual", "(0/1) Manual activation of irrigation circuit", "$ManualInp", "c"],
        ["Automatic Time", "(T_s) Time of one irrigation cycle", "$AutoTime", "u"],
        ["System OK Feedback", "(0/1) Loopback of SystemControl", "$SystemOk", "c"],
        ["Inhibit", "", "$VAR<Inhibit?>", "c"]
  ],
  "Output": [
        ["Valve", "(0/1) Output for the valve", "$ValveOut", "c"],
        ["System Request", "(0/1) Request for the SystemControl", "$SystemRequest", "c"],
        ["Circuit State", "(0/1) State indicating whether the circuit is running", "$CircuitState", "c"],
        ["Circuit finished", "(0/1) Flag indicating that the circuit is finished", "$CircuitFinished", "c"]
  ],
  "Level": [
        // Inputs
        ["$VAR<Inhibit?>","bool",false],
        ["$TriggerInp", "bool", false],
        ["$ManualInp", "bool", false],
        ["$AutoTime", "float", 0],
        ["$SystemOk", "bool", false],

        // Output
        ["$ValveOut", "bool", false],
        ["$SystemRequest", "bool", false],
        ["$CircuitState", "bool", false],
        ["$CircuitFinished", "bool", false],

        // Constants
        ["$Konst1", "int", 1],
        ["$Konst2", "int", 2],

        // Internals
        ["$State","integer",0],
        ["$ShouldRun", "bool", false],
        ["$ShouldRunAndSysOk", "bool", false],
        ["$TimerActive", "bool", false],
        ["$TriggerInpSaved", "bool", false],
        ["$TimerShouldRun", "bool", false]
  ],
  "Module": [
        ["Break", ["$VAR<Inhibit?>"]],
        ["Or", ["$TriggerInpSaved", "$TriggerInp"], "$TriggerInpSaved"], // save trigger
        ["And", ["$TriggerInpSaved", "-$TimerActive"], "$TriggerInpSaved"], // reset trigger if timer has taken over control

        // Set timer if automatic mode was triggered
        ["And", ["$TriggerInpSaved", "$SystemOk"], "$TimerShouldRun"], // start time only if system ok was announced
        ["Monoflop", "$TimerShouldRun", 0, "$TimerActive", "$AutoTime", 2], // not retriggerable, rising-edge controlled, no reset

        // build target state (run or not)
        ["Or", ["$ManualInp", "$TriggerInpSaved", "$TimerActive"], "$ShouldRun"],

        // build state
        ["And", ["$ShouldRun", "$SystemOk"], "$ShouldRunAndSysOk"], //bypass to skip state 1
        ["Statemachine",
            // 0: Circuit Off
            // 1: Requesting for SystemOK
            // 2: Circuit On
            // 3: Finishing
            [
                // [condition , current state, next state, timeout]
                ["$ShouldRunAndSysOk", 0, 2, 0], // bypass to skip state 1
                ["$ShouldRun", 0, 1, 0], // new request
                ["-$ShouldRun", 1, 0, 0], // cancel request
                ["$SystemOk", 1, 2, 0], // system reported ok
                ["$ShouldRun", 2, 2, 0], // running
                ["-$ShouldRun", 2, 3, "$Konst1"], // finishing
                [0, 3, 0, 0] // end
            ],
            "$State"
        ],

        // Map state to outputs
        ["Comparator", "$State", "$CircuitFinished", "$Konst2"], // Finished (only 1 when state > 2)
        ["Comparator", "$State", "$CircuitState", 0], // Circuit State (only 1 when state > 0)
        ["Comparator", "$State", "$SystemRequest", 0], // SystemRequest (only 1 when state > 0)
        ["Multiplexer", [0, 0, "$Konst1", 0], "$ValveOut", "$State"], // Valve (1 only in state 2)

        // Reset Trigger
        ["Multiplexer", [0, "$TriggerInpSaved", "$TriggerInpSaved", "$TriggerInpSaved"], "$TriggerInpSaved", "$State"]
  ]
}
Auch hier ist der Inhibt noch nicht korrekt umgesetzt. Allerdings funktioniert das Zusammenspiel zwischen dem SystemControl und dem CircuitControl im Grafana schon mal sehr gut :)
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#6

Beitrag von MiniMaxV2 »

So mehr hab ich noch nicht. Als nächstes kommt dann der Sequenzer und dann wird alles zusammen getestet. Ich hab da noch "angst" vor einem Glitch auf dem SystemRequest, der zu einem Abschalten des Systems führen könnte :confusion-scratchheadyellow:
Mal schauen, ob ich das in den Griff bekomme...
- TBC -
LG
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#7

Beitrag von MiniMaxV2 »

StefanW hat geschrieben: Di Apr 21, 2020 6:01 pm das ist ganz wunderbar. Für solche Abfolgen eignet sich der bestehende Logik Baustein "Zustandsautomat" ganz hervorragend.

Bin schon sehr gespannt auf Deine Lösung, weil wir machen uns ebenfalls Gedanken um eine Bewässerungssteurung.
Hi Stefan,
danke dir :) Ja darum hatte ich in dem Thread, wo ihr den vorgestellt hattet auch mich so drüber gefreut :whistle: Leider ist ja ein wenig bei mir dazwischen gekommen, sodass ich erst jetzt einen Nerv hab mich wieder mit dem Thema zu beschäftigen.

Wollt ihr das auch über Logiken lösen oder über eine eigene Wolfs-Funktion?
LG
Hans Martin
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#8

Beitrag von StefanW »

MiniMaxV2 hat geschrieben: Di Apr 21, 2020 6:18 pmWollt ihr das auch über Logiken lösen oder über eine eigene Wolfs-Funktion?
Die Überlegung war - nix versprochen - dass man eine Art Assistenzseite bauen könnte, in welcher die Nutzer die bekannten Informationen eingeben zu
  • Sensoren (Bodenfeuchte, Niederschlag, Wasserverbrauch, Wasserstand)
  • Pumpen und Ventilen (eigentlich Aktoren)
  • Bodenbeschaffenheit
  • Pflanzenarten
  • Beregnungsbereichen und Beregnungssegmenten
  • Art der Bewässerung (Sprinkler, Tropfschlauch, Wurzelbewässerung
  • Beregnungsplan mit Reihenfolgen, Minimum-Zeit, Maximum-Zeit, Sensorbedingung
  • Rückmeldungen, Pausen- und Sperrobjekte
Dieser Assistent leght dann im Hintergrund die nötigen Logiken an, so dass der Nutzer darüber nicht nachdenken muss.

Ist aber nicht für kurzfristig, schon gar nicht und keinesfalls irgendwie angekündigt oder versprochen oder gar auch nur in Aussicht gestellt. Wir haben lediglich laut gedacht, was man machen müsste und was man machen könnte, wenn man ein Budget und Zeit dafür hätte. Dieser Beitrag dient also nur der Diskussion mit Dir.

lg

Stefan
Zuletzt geändert von StefanW am Di Apr 21, 2020 7:54 pm, insgesamt 1-mal geändert.
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eib-eg
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#9

Beitrag von eib-eg »

Hallo @MiniMaxV2

Ein großes Lob an deine durchdachte Wasserverteilung.

Wenn ich das richtig aus dem Bild lese

1. du hast nach der Pumpe und vor dem Wasserverteiler am linken unteren Anschluss ein schrägsitzendes Filterelement das deine Magnetventile nicht verschmutzen oder beschädigt werden
2. Der erste obere linke Anschluss ist vermutlich deine Druckanzeige ( im roten Feld vermutlich der vorhandene Druck) die aber elektrisch noch nicht angeschlossen ist.
3. Der zweite obere Anschluss ist 🤔 vermutlich ( zu unscharf ) für Entlüftung bei Inbetriebnahme oder für Druckluft zum entwässern zum einwintern.
4. Der untere zweite Anschluss 🤔 als Reserve oder die normale Hauswasser ( Gartenwasser )
5. Bei der Pumpe gleich eine Steckdose dazu 👍
6. Nähe Pumpe noch für Reserveanschlüsse genug Rohr gelassen oder zum verlängern genug Platz gelassen 👍

Ich zieh meinen Hut vor dir, schaut sauber aus und gut durchdacht 👍.
TW 2600_99 seit 1.1.2018 / VPN zu

Robert_Mini
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#10

Beitrag von Robert_Mini »

Hallo Hans-Martin!

Bin schwer beeindruckt und durchaus gespannt/interessiert was da noch kommt.
Im ersten Moment war ich etwas "erschlagen", aber bei genauem Lesen wird das genau das, was ich auch brauche und im Moment in einer aufwendigen WG-Logik umgesetzt habe.

Was ich nicht ganz verstehe: Bei dir sendet die Kreissteuerung die Anforderung an das System, ich vermute, weil du auch einzeln schalten willst - macht Sinn. Wie funktioniert dann das Weiterschalten in der Automatik: passiert das während der Nachlaufzeit, so dass der nächste Kreis eine Anforderung schickt, bevor die Nachlaufzeit zu Ende ist?

Danke und lg
Robert
Timberwolf Server 2500 / #117 (VPN offen + reboot nach Rückfrage) / zusätzlich: 3500M/#935, 3500L/#1297
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