Prostedky automatického ízení

Transkript

1 VŠB-TU Ostrava 2006/2007 Prostedky automatického ízení Úloha. 5 Hierarchická struktura ízení Meno dne: Vypracoval: Petr Osadník Spolupracoval: Petr Ševík

2 Zadání 1. Seznamte se s dílími pracovišti laboratorní úlohy Hierarchická strukturu ízení a s možnostmi pístupu k jednotlivým reálným úlohám z rzných úrovní ízení. (Teplovzdušný model, model automatická praka). 2. Zkonfigurujte micí úlohu na druhé úrovni ízení a ovte její funknost. 3. Provete mení na teplovzdušném modelu ze tetí úrovn a vykreslete namené hodnoty v grafu pomocí programu Excel a vyjádete se k prbhm. 4. Provete zhodnocení namených dat. Schéma zapojení Internet explorer Control Web 2000 ídicí úloha pro model automatické praky a HTTP server k úloze spuštné na IPC AD 512 Unifikace Model praky Sí LAN (TCP/IP) 1/2 IPC ízení teplovzdušného modelu 1/2 IPC Control Web komunikace v síti LAN Teplovzdušný model CTRL RS232 COM2 COM1 COM2 RS 232 Obr.1 Blokové schéma zapojení technických prostedk úlohy Standardní - PC IPC Aplikace.1 Control Web (Windows - PC) Aplikace.2 Control Web (Windows 1/2 IPC) Modul urený pro ízení modelu PRAKY Modul komunikace s nadazenou úrovní HTTP server Sí LAN (TCP/IP) Modul komunikace s nadazenou úrovní pomocí TCP/IP. Modul nižší úrove monitorování a konf. TVM I/O karta AD 512 RS 232 ídicí úloha TVM (MS DOS, 1/2 IPC) 2x algoritmus PID regulátoru Model automatické praky RS 232 Teplovzdušný model s jednotkou CTRL Obr.2 Logická struktura modul úlohy systém Control Web 2000

3 Teoretický rozbor V této aplikaci jsou realizovány dv dílí úlohy, tj. ízení modelu automatické praky a ízení teplovzdušného obvodu, které mohou fungovat i samostatn. Na Chyba! Nenalezen zdroj odkaz. je znázornno fyzické uspoádání úlohy, zatímco logická struktura je na Chyba! Nenalezen zdroj odkaz.. Zde je patrná programová realizace úlohy. ízení a ovládaní teplovzdušného obvodu je možno provádt ve tech resp. tyech úrovních. Na nejnižší úrovni je program regul vytvoen v jazyce C, pracující na platform MS DOS. Ten ídí prostednictvím jednotky CTRL teplovzdušný model a to tak, že nastavuje výstupy CTRL (vstupy do teplovzdušného obvodu) a te vstupy do CTRL (výstupy z teplovzdušného obvodu). Program regul realizuje bu dvoupolohovou, nebo PSD regulaci, nebo vícerozmrovou regulaci, podle pokyn aplikace na druhé úrovni vytvoené v systému Control Web Ta se skládá ze dvou lokálních modul. Modul Comweb1 se stará o komunikaci s programem regul. Prostednictvím etzce zasílaného po RS 232 mu dodává instrukce o tom, jaký druh regulace se má použít, vetn potebných parametr, jaká veliina (veliiny) se má regulovat a na jakou hodnotu, a kterým snímaem (snímai) se má mit výstupní veliina (veliiny). Modul MrSl2 zajišuje komunikaci s vyšší, tj. 3. úrovní ízení teplovzdušného obvodu po síti LAN. Prostednictvím TCP/IP ovladae posílá informace o namených hodnotách, zpsobu regulace, regulované veliin, použitém snímai a pijímá instrukce nadazené úrovn, které okamžit pedává níže. Další aplikace v systému Control Web 2000 je rovnž složená ze dvou lokálních modul. Modul MrSl1 je vyšší úrovní ízení pro teplovzdušný obvod a zárove ukládá informace jak z této úlohy, tak z modelu automatické praky, kterou ídí modul pracka prostednictvím I/O karty AD 512. Modul Comweb1 - vizualizaní aplikace v systému Control Web 2000 Modul Comweb1 je aplikace ídicí teplovzdušný model prostednictvím programu regul. Na obr. 3 je okno modulu. V levé horní ásti se zadávají ídicí parametry pro regulaci, tlaítkem Pošli etzec se data odešlou na sériový komunikaní port. Dále je zde grafické znázornní prbhu regulace, v pravé horní ásti je animace znázor ující innost ízeného objektu. Ve spodní ásti vlevo jsou zobrazovány etzce odesílané a pijímané na a ze sériové linky. V pravé spodní ásti lze nastavovat režimy práce. Podle vybraného režimu se zobrazují, nebo skrývají pístroje pro nastavování dalších parametr. Nap. pokud je vybrána regulace prtoku vzduchu pomocí zmny vstupního naptí ventilátoru, je zbytené zobrazovat snímae pro mení teploty a pístroje pro zadávání parametr pro regulaci druhé veliiny.

4 Obr.3 Vzhled okna modulu Comweb1 Krom pístroj viditelných v okn jsou zde i neviditelné pístroje. Komunikace pomocí standardního sériového portu je v systému Control Web 2000 realizována prostednictvím ovladae ASCII driver. Vyslání dat na sériový port se provede zápisem do výstupního kanálu a píjem je tení vstupního kanálu. Krom toho jsou k dispozici kanály, pomocí kterých lze zjistit stav portu. Popis modelu automatické praky Model je ízen pomocí diskrétních vstup: napouštní teplé vody, napouštní studené vody, ohev vody, vypouštní vody (erpadlo), tyi signály pro ízení krokového motoru (bubnu praky). Otáení bubnu je ízeno spínáním 40 cívek pomocí ty signál. Vždy je tedy sepnuto 10 cívek, a kotva se natoí k nejbližší z nich. Tento pevodník bylo teba pizpsobit pro pipojení konektoru CANON25. Pozor na negativní logiku vstupních signál: napouštní teplé a studené vody, zapínání erpadla a ohev vody. Na teplotu vody nemá vliv, jestli napouštíme studenou, nebo teplou vodu. Kontrolka teplota dosažena se rozsvítí, je-li dosaženo teploty nastavené run potenciometrem na modelu.

5 konektor CANON 25 pevodník pro úpravu signál zdroj naptí disrétní signály analogové signály svorkovnice ohev vody teplota dosažena voda napuštna voda vypuštna studená voda teplá voda buben praky runí nastavení teploty erpadlo Obr.4 Schéma modelu automatické praky Obr.5 Okno aplikace ídící model praky V levé ásti okna aplikace je provedena vizualizace viz. obr.5. Zde jsou vidt indikátory všech výše uvedených signál. V pravé ásti lze pepínat mezi panely manuální ovládání, kde lze ovládat všechny signály vstupující do praky a automatické ízení,

6 odkud lze spouštt pedem vytvoené programy. Byly vytvoeny ti základní programy: jednoduché praní, bžné praní, dkladné praní. Komunikace v síti LAN V systému Control Web 2000 jsou dva zpsoby komunikace v LAN. Vytvoení distribuované úlohy složené ze vzdálených modul (lokální moduly nemusejí komunikovat po síti), nebo vytvoením vzájemn spolupracujících aplikací pomocí TCP/IP ovladae, který je uren pro komunikaci mezi dvma, nebo více aplikacemi po LAN, po telefonní lince pomocí modemu, nebo i po síti Internet, protože je zde využit protokol TCP/IP. Vytváení 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 zajišuje nejvyšší úrove ízení teplovzdušného modelu. Prostednictvím TCP/IP ovladae komunikuje s modulem MrSl2, odkud dostává informace o ízené technologii a pokud je teba, mže zmnit, jak zpsob regulace, tak i žádanou hodnotu, regulovanou veliinu a použitý sníma. Ukládání namených dat Modul Mrsl1 krom komunikace s nižší úrovní ukládá pijatá data pomocí pístroje trend viz. obr.7. Ten je schopen vytváet relativní, absolutní nebo permanentní datové soubory. V tomto pípad vytváí relativní minutové (každou minutu je založen nový soubor). Názvy sobor se generují podle doby vzniku (datum, hodina, minuta) Takto uložená data lze zptn prohlížet v pístroji trend jako grafy, nebo pomocí programu InCalc, jako soubor hodnot.

7 Obr.7 Archivace dat Zpístupnní aplikace síti Internet V souasné dob spojuje Internet stále více poíta a je pístupný stále vtšímu potu uživatel. Za obrovské rozšíení vdí Internet standardizaci poskytovaných služeb od elektronické pošty pes diskusní skupiny až po službu WWW (World Wide Web). Dnes využívají službu WWW nejvtší svtové firmy k prezentaci svých produkt, ale i milióny soukromých osob, školy a úady. Control Web 2000 podporuje ti zpsoby 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 píjemné. Na každé takto pracující stanici musí být nainstalován alespo modul Control Web Runtime. Prezentace dat pomocí Java applet nemá sice takové možnosti jako komunikující moduly Control Web 2000, ale zato lze data zpístupnit pomocí každého webového prohlížee i pod jiným operaním systémem, než Windows. Nejpístupnjší je prezentace dat prostednictvím HTTP serveru a HTML dokumentu, který je pístupný z kteréhokoliv místa na zemi. Uvedené zpsoby lze vhodn kombinovat.

8 Postup mení 1. Na IPC spuste program regul v adresái C:\ Na druhém systému IPC spuste aplikaci ComWeb1 v Runtime režimu. 3. Na PC pipojeném v LAN spuste aplikace Mrs1. 4. Na libovolném PC spuste aplikaci IE a do políka pro adresu napište IP adresu Vyzkoušejte si ovládání a nastavení parametr regulace na druhé úrovni ízení podle zadání. 6. Pejdte na druhé pracovišt a ovte možnosti konfigurace pomocí sít TCP/IP a spolupracujícího vzdáleného modulu systému Control Web Pomocí pístroje trend namte nkolik prbh regulace a uložte do souboru *.DBF. Tyto prbhy v protokolu patin okomentujte. 8. Vyzkoušejte si pístup ze sít Internet na tetím pracovišti. Podkladem pro tento návod byla diplomová práce [JASONK 2000]. Namené hodnoty V této ásti se nacházejí data z jednotlivých mení. Model automatické praky: Jednoduché praní Teplota a výška hladiny [V] 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,500,00 500, , , ,00 as [s] Hladina Teplota Obrázek 1 Namené hodnoty jednoduché praní Teplovzdušný model Teplota regulovaná ventilátorem, termistor ve vzdálenosti 5 mm, dvoupolohová regulace, žádaná hodnota 3V.

9 Teplota regulovaná ventilátorem 4,00 3,50 3,00 w,y [V] 2,50 2,00 1,50 Výstupní veliina Žádaná hodnota 1,00 0,50 0, as [s] Obrázek 2 Teplota regulovaná ventilátorem Prtok regulovaný pomocí regulátoru, PSD, žádaná hodnota 5V, vrtulkový prtokomr. Prtok regulovaný pomocí ventilátoru u,w,y [V] 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00-2, as [s] Žádaná hodnota Výstupní veliina Akní veliina Obrázek 3 Prtok regulovaný pomocí regulátoru Prtok a teplota souasn, oba regulátory PSD, termistor na žárovce a vrtulkový prtokomr, žádaná hodnota 4V.

10 Prtok a teplota souasn u1,u2,w,y [V] 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Žádaná hodnota Výstupní veliina Akní veliina 1 Akní veliina 2 0,00-1, ,00 as [s] Obrázek 4 Prtok a teplota regulovaná souasn Teplota regulovaná pomocí žárovky a ventilátoru, termistor na žárovce, regulace v obou PSD, žádaná hodnota 5V. Teplota regulovaná pomocí žárovky a ventilátoru u1,u2,w,y [V] 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1, as [s] Žádaná hodnota Výstupní veliina Akní veliina 1 Akní veliina 2 Obrázek 5 Teplota regulovaná pomocí žárovky a ventilátoru

11 Závr V tomto mení jsme si otestovali pístup k ízenému zaízení na nkolika úrovních ízení. Jako testovací zaízení nám posloužil teplovzdušný model na kterém jsem zkoušeli ti úrovn ízení. Nejnižší úrove umož uje krom volby typu regulace mnit všechny stavitelné parametry regulátoru. Umož uje v podstat neomezený pístup k úloze, uživatel pracující na této úrovni má možnost zasahovat do všech parametr ovliv ujících prbh regulace. Druhá úrove komunikace se kterou jsme pracovali na vzdáleném PC v LAN síti, již neumož ovala mnit parametry regulátoru, bylo možné pouze si zvolit typ regulace. Parametry regulátoru si systém nastavoval automaticky. Tetí úrove ízení bylo pipojení k aplikaci pes internetový prohlíže. Tato úrove již neumož uje jakkoli zasahovat do prbhu regulace, pouze sledovat její prbh. Pi práci na druhé úrovni ízení, jsme provedli nkolik mení rzných typ regulace a ze získaných dat následn zpracovali grafické prbhy regulace. Tyto grafy jsou souástí tohoto protokolu. Pi ukládání dat v aplikaci došlo z neznámých dvod ke ztrát dat z jednoho mení. Systém ukládání je vytvoen ponkud nešikovným zpsobem, kdy k uložení souboru dojde v každou celou minutu, namísto bžnjšího ukládání pedem definovaného asového intervalu. Souástí mení bylo rovnž ozkoušení modelu automatické praky. Na tomto modelu jsme si pouze otestovali nkteré z možností ovládání zaízení pomocí aplikace v Control Web 2000.