Hierarchická struktura řízení

Zadání:

1. Seznamte se s dílčími pracovišti laboratorní úlohy „Hierarchická strukturu řízení“ a s možnostmi přístupu k jednotlivým reálným úlohám z různých úrovní řízení. (Teplovzdušný model, model automatická pračka).

2. Zkonfigurujte měřicí úlohu na druhé úrovni řízení a ověřte její funkčnost.

3. Proveďte měření na teplovzdušném modelu ze třetí úrovně a vykreslete naměřené hodnoty v grafu pomocí programu Excel a vyjádřete se k průběhům.

4. Proveďte zhodnocení naměřených dat.

Schéma zapojení:

Obr.1 Blokové schéma zapojení technických prostředků úlohy

Obr.2 Logická struktura modulů úlohy systém Control Web 2000

Teoretický rozbor:

V této aplikaci jsou realizovány dvě dílčí úlohy, tj. řízení modelu automatické pračky a řízení teplovzdušného obvodu, které mohou fungovat i samostatně. Na obr. 1 je znázorněno fyzické uspořádání úlohy, zatímco logická struktura je na obr. 2. Zde je patrná programová realizace úlohy. Řízení a ovládaní teplovzdušného obvodu je možno provádět ve třech resp. čtyřech úrovních. Na nejnižší úrovni je program „regul“ vytvořen v jazyce C, pracující na platformě MS DOS. Ten řídí prostřednictvím jednotky CTRL teplovzdušný model a to tak, že nastavuje výstupy CTRL (vstupy do teplovzdušného obvodu) a čte vstupy do CTRL (výstupy z teplovzdušného obvodu). Program regul realizuje buď dvoupolohovou, nebo PSD regulaci, nebo vícerozměrovou regulaci, podle pokynů aplikace na druhé úrovni vytvořené v systému Control Web 2000. Ta se skládá ze dvou lokálních modulů. Modul „Comweb1“ se stará o komunikaci s programem regul. Prostřednictvím řetězce zasílaného po RS 232 mu dodává instrukce o tom, jaký druh regulace se má použít, včetně potřebných parametrů, jaká veličina (veličiny) se má regulovat a na jakou hodnotu, a kterým snímačem (snímači) se má měřit výstupní veličina (veličiny). Modul „MrSl2“ zajišťuje komunikaci s vyšší, tj. 3. úrovní řízení teplovzdušného obvodu po síti LAN. Prostřednictvím TCP/IP ovladače posílá informace o naměřených hodnotách, způsobu regulace, regulované veličině, použitém snímači a přijímá instrukce nadřazené úrovně, které okamžitě předává níže. Další aplikace v systému Control Web 2000 je rovněž složená ze dvou lokálních modulů. Modul „MrSl1“ je vyšší úrovní řízení pro teplovzdušný obvod a zároveň ukládá informace jak z této úlohy, tak z modelu automatické pračky, kterou řídí modul pracka prostřednictvím I/O karty AD 512.

Modul „Comweb1“ - vizualizační aplikace v systému Control Web 2000

Modul „Comweb1“ je aplikace řídicí teplovzdušný model prostřednictvím programu „regul“. Na obr. 3 je okno modulu. V levé horní části se zadávají řídicí parametry pro regulaci, tlačítkem „Pošli řetězec“ se data odešlou na sériový komunikační port. Dále je zde grafické znázornění průběhu regulace, v pravé horní části je animace znázorňující činnost řízeného objektu. Ve spodní části vlevo jsou zobrazovány řetězce odesílané a přijímané na a ze sériové linky. V pravé spodní části lze nastavovat režimy práce. Podle vybraného režimu se zobrazují, nebo skrývají přístroje pro nastavování dalších parametrů. Např. pokud je vybrána regulace průtoku vzduchu pomocí změny vstupního napětí ventilátoru, je zbytečné zobrazovat snímače pro měření teploty a přístroje pro zadávání parametrů pro regulaci druhé veličiny.

Obr.3 Vzhled okna modulu „Comweb1“

Kromě přístrojů viditelných v okně jsou zde i neviditelné přístroje.

Komunikace pomocí standardního sériového portu je v systému Control Web 2000 realizována prostřednictvím ovladače ASCII driver. Vyslání dat na sériový port se provede zápisem do výstupního kanálu a příjem je čtení vstupního kanálu. Kromě toho jsou k dispozici kanály, pomocí kterých lze zjistit stav portu.

Popis modelu automatické pračky

Model je řízen pomocí diskrétních vstupů: napouštění teplé vody, napouštění studené vody, ohřev vody, vypouštění vody (čerpadlo), čtyři signály pro řízení krokového motoru (bubnu pračky). Otáčení bubnu je řízeno spínáním 40 cívek pomocí čtyř signálů. Vždy je tedy sepnuto 10 cívek, a kotva se natočí k nejbližší z nich. Tento převodník bylo třeba přizpůsobit pro připojení konektoru CANON25. Pozor na negativní logiku vstupních signálů: napouštění teplé a studené vody, zapínání čerpadla a ohřev vody. Na teplotu vody nemá vliv, jestli napouštíme studenou, nebo teplou vodu. Kontrolka „teplota dosažena“ se rozsvítí, je-li dosaženo teploty nastavené ručně potenciometrem na modelu.

Obr.4 Schéma modelu automatické pračky

Obr.5 Okno aplikace řídící model pračky

V levé části okna aplikace je provedena vizualizace viz. obr.5. Zde jsou vidět indikátory všech výše uvedených signálů. V pravé části lze přepínat mezi panely „manuální ovládání“, kde lze ovládat všechny signály vstupující do pračky a „automatické řízení“, odkud lze spouštět předem vytvořené programy. Byly vytvořeny tři základní programy: „jednoduché praní“, „běžné praní“, „důkladné praní“.

Komunikace v síti LAN

V systému Control Web 2000 jsou dva způsoby komunikace v LAN. Vytvoření distribuované úlohy složené ze vzdálených modulů (lokální moduly nemusejí komunikovat po síti), nebo vytvořením vzájemně spolupracujících aplikací pomocí TCP/IP ovladače, který je určen pro komunikaci mezi dvěma, nebo více aplikacemi po LAN, po telefonní lince pomocí modemu, nebo i po síti Internet, protože je zde využit protokol TCP/IP. Vytváření spolupracujících aplikací má proti distribuovaným aplikacím tu výhodu, že takto spolupracující aplikace jsou naprosto nezávislé.

Obr.6 Okno modulu „MrSl1“

Na obr.6 je okno modulu „MrSl1“, který zajišťuje nejvyšší úroveň řízení teplovzdušného modelu. Prostřednictvím TCP/IP ovladače komunikuje s modulem „MrSl2“, odkud dostává informace o řízené technologii a pokud je třeba, může změnit, jak způsob regulace, tak i žádanou hodnotu, regulovanou veličinu a použitý snímač.

Ukládání naměřených dat

Modul „Mrsl1“ kromě komunikace s nižší úrovní ukládá přijatá data pomocí přístroje trend viz. obr.7. Ten je schopen vytvářet relativní, absolutní nebo permanentní datové soubory. V tomto případě vytváří relativní minutové (každou minutu je založen nový soubor). Názvy soborů se generují podle doby vzniku (datum, hodina, minuta) Takto uložená data lze zpětně prohlížet v přístroji trend jako grafy, nebo pomocí programu InCalc, jako soubor hodnot.

Obr.7 Archivace dat

Zpřístupnění aplikace síti Internet

V současné době spojuje Internet stále více počítačů a je přístupný stále většímu počtu uživatelů. Za obrovské rozšíření vděčí Internet standardizaci poskytovaných služeb od elektronické pošty přes diskusní skupiny až po službu WWW (World Wide Web). Dnes využívají službu WWW největší světové firmy k prezentaci svých produktů, ale i milióny soukromých osob, školy a úřady.

Control Web 2000 podporuje tři způsoby tvorby distribuovaných aplikací:

· Aplikace Systému Control Web 2000 spolu dokáží komunikovat po všech sítích s protokoly TCP/IP, což je pro uživatele velice výhodné a příjemné. Na každé takto pracující stanici musí být nainstalován alespoň modul Control Web Runtime.

· Prezentace dat pomocí Java appletů nemá sice takové možnosti jako komunikující moduly Control Web 2000, ale zato lze data zpřístupnit pomocí každého webového prohlížeče i pod jiným operačním systémem, než Windows.

· Nejpřístupnější je prezentace dat prostřednictvím HTTP serveru a HTML dokumentu, který je přístupný z kteréhokoliv místa na zemi.

Uvedené způsoby lze vhodně kombinovat.

Postup měření:

1. Na IPC spusťte program „regul“ v adresáři C:\ ….. .

2. Na druhém systému IPC spusťte aplikaci „ComWeb1“ v Runtime režimu.

3. Na PC připojeném v LAN spusťte aplikace „Mrs1“.

4. Na libovolném PC spusťte aplikaci IE a do políčka pro adresu napište IP adresu 158.196.152.91.

5. Vyzkoušejte si ovládání a nastavení parametrů regulace na druhé úrovni řízení podle zadání.

6. Přejděte na druhé pracoviště a ověřte možnosti konfigurace pomocí sítě TCP/IP a spolupracujícího vzdáleného modulu systému Control Web 2000.

7. Pomocí přístroje „trend“ naměřte několik průběhů regulace a uložte do souboru *.DBF. Tyto průběhy v protokolu patřičně okomentujte.

8. Vyzkoušejte si přístup ze sítě Internet na třetím pracovišti.

Podkladem pro tento návod byla diplomová práce [JASONĚK 2000].

Otázky:

1. K čemu je určen systém Control Web 2000?

2. Jaké výhody má modularita systému Control Web 2000?

3. Popište cestu dat z internetového prohlížeče až k teplovzdušnému modelu (obr.1, obr.2.).