Построение компонентов распределённых систем управления технологическими объектами на основе web-технологий

Н.В. Козак,

доц., к.т.н., kozak@ncsystems.ru,

К.А. Савинов,

м.н.с., бакалавр, ravenzone@mail.ru,

И.А. Дубровин,

м.н.с., бакалавр, iadubrovin@mail.ru,

МГТУ «Станкин», г. Москва

В работе рассматриваются особенности построения аппаратно-программных компонентов распределенной компьютерной системы управления технологическими объектами. Предложена обобщенная архитектура распределенной компьютерной системы, выделены функции виртуальной производственной корпорации, рассмотрены внедренные программные решения web-технологии.

 

This article describes the features of the development components of the distributed computer control system of the decentralized hi-tech manufactures. In the report the base architecture of distributed computer system is offered. Functions of virtual Industrial Corporation are defined. Introduced program decisions are considered.

 

В рамках представляемой работы[1]  рассматриваются задачи создания программно-аппаратных компонентов для распределенных систем управления, которые обеспечивают решение следующих задач:

·         удаленное взаимодействие с машиной реального времени ядра двух компьютерной системы ЧПУ, для получения диагностических данных о процессе управления и передачи управляющих команд от web-клиентов;

·         построение интерактивного web-пространства для совместной работы участников (персонала) распределенной компьютерной системы технологическими объектами.

Задачами исследования особенностей построения компонентов распределенной компьютерной системы управления, являются:

·         Разработка средств по удаленному мониторингу и управлению сервером, обслуживающим систему числового управления станком;

o   сервер мониторинга должен предоставлять web-клиентам диагностические данные о состоянии сервера-ядра системы ЧПУ;

o   сервер мониторинга должен предоставлять функции по базовому управлению станком;

Обобщённая архитектура

Обобщенная архитектура распределенной системы управления технологическими объектами представлена на рис. 1.

 

рис. 1 Обобщенная архитектура распределенной системы управления технологическими объектами

Центральный web-сервер гетерогенной компьютерной системы реализует взаимодействие с системами управления станочным оборудованием, таким образом, для web-клиентов потенциально предоставляется возможность контроля, диагностики, и даже управления производственными процессами. Для web-клиентов сервер предоставляет инструментальные средства взаимодействия участников гетерогенной среды обеспечивающих основу для построения виртуальной производственной корпорации (1). Функции web-сервера можно разделить на следующие группы:

1.     Реализация функций удаленного web-терминала системы управления ЧПУ;

2.     Предоставление web-ресурсов для построения виртуальной производственной корпорации, обеспечивающих решение следующих задач:

·      оперативного размещения клиентами заказов на производство на свободных мощностях виртуальных корпораций;

·      взаимодействия различных подразделений виртуальной производственной корпорации, посредством форумов, интерактивных конференций, доступа к специализированным базам данных, интерактивных web-средств поддержки и сопровождения проектов и т.п.;

·      сбора и обработки технологической информации, для обеспечения эффективного информационного обмена конструкторской и технологической документацией;

·      управления доступом к информационным ресурсам с учетом прав пользователей.

3.     Реализация web-ресурсов дистанционного обучения и переподготовки технических специалистов;

4.     Обеспечение административных функций управления содержимым web-ресурсов, управления правами пользователей, контроль деятельности виртуального производства.

Функции web-сервера

Web-сервер должен выполнять широкий спектр функций по сбору статистики, обработке клиентских запросов и передаче потокового видео. Для этого была выбрана операционная система семейства Linux - Ubuntu 9.10. Системы на базе Linux являются настраиваемыми, гибкими, стабильными системами, кроме того они привлекательны с финансовой точки зрения.

Базовым сервисом, который должен обслуживать и хранить информацию о состоянии ядра системы управления станком PCNC, является MySQL(от Sun Microsystems). Это свободная система управления базами данных (СУБД). СУБД отвечает в системе за хранение данных, поступивших как с сервера ядра системы ЧПУ [2], так и с внутренних web-сервисов, например, хранит учетные записи пользователей и уровни их доступа в системе.

Для передачи данных о работе сервера PCNC в СУБД было разработано приложение на языке С#, которое собирает статистику ядра и реализует базовое функции управления ЧПУ.

Задача запуска приложений С# на платформе Linux была успешно решена с применением проекта Mono […]. Разработанная программа, по сбору данных с сервера ядра системы ЧПУ, запускается в фоновом режиме на web-сервере и осуществляет постоянный мониторинг сервера PCNC. Программа отслеживает позиционирование осей станка ЧПУ, статус и выполнение управляющей программы. Все эти данные в непрерывном режиме записываются в СУБД, после чего могут быть просмотрены или отредактированы.

Для просмотра и редактирования данных используется связка программных продуктов: Apache, PHP, JavaScript. Этот набор дает возможность с помощью PHP скриптов, получить доступ к данным хранящимся в СУБД.

Удалённый терминал управления станком

Пользовательский интерфейс удаленного web-терминала, построенного на основе взаимодействия с базой данных web-сервера станка, представлен на рисунке (рис. 2).

рис. 2 Пользовательский интерфейс удаленного web-терминала

Поскольку web-сервер предоставляет возможность получения web-страницы пользователем через браузер однократно, т.е. отсутствует регулярное обновление страницы, то для динамического отображения изменяющихся в реальном времени данных, приходится использовать технологию AJAX […]. Это технология, которая позволяет в асинхронном режиме изменять данные на web-странице пользователя без ее перезагрузки. К недостатку применения этой технологии можно отнести то что не все мобильные платформы ее поддерживают. Например, как показала практика, стандартный браузер Window CE не поддерживает данную технологию динамического представления данных.

В конечном итоге использование представленных технологий дает инструментарий по отображению данных из СУБД, и их редактированию. Это значит, что система предоставит возможность по мониторингу и управлению web-сервером ЧПУ.

Заключение

По результатам исследования можно сделать следующий вывод: на базе свободно распространяемого программного обеспечения и web-технологий разработан web-сервер, который предоставляет набор средств для взаимодействия участников гетерогенной системы между собой и возможность доступа к диагностическим данным процесса и к функциям управления системы ЧПУ. При этом, не требуется установка каких-либо дополнительных программных средств со стороны пользователя, система работает как web-сервис. Доступ к системе можно получить посредством стандартного web-браузера при наличии персонального идентификатора логин-пароль, по которому отслеживается, какой из разработчиков удаленно управляет системой.

Литература

1.   Григорьев С.Н., Мартинов Г.М. Перспективы развития распределенных гетерогенных систем ЧПУ децентрализованными производствами // Автоматизация в промышленности. 2010. №5. C. 4-8.

2.   Мартинов Г.М., Сосонкин В.П. Системы числового программного управления. –М.:Логос, 2005. -296с.

3.   Мартинов Г. М., Мартинова Л. И. - Современные тенденции в области числового программного управления станочными комплексами // СТИН. 2010. №7. C. 7-10.

4.   Сосонкин В. Л., Мартинов Г. М. Построение интерфейса оператора систем ЧПУ с привлечением web-технологий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. №10. C. 41-44.

5.   Мартинов Г. М., Сосонкин В. Л. Принципы построения удаленных терминалов ЧПУ для мехатронных систем // Автотракторное электрооборудование. 2004. №1-2. С. 29-32.

 



[1] Работа выполнена по договору № 02.120.11.2733-МК гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-2733.2010.8.