Интеграция программного инструментария
визуализации в приложения систем управления электроавтоматикой
Г.М. Мартинов,
зав. каф. ”Компьютерные системы управления”,
д.т.н.,
Н.В. Козак,
преподаватель, магистр,
Ю. К. Панфилов,
бакалавр,
С.А. Киселёв,
м.н.с., бакалавр,
ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», panfilov@ncsystems.ru, г. Москва
Инструментальные
средства визуализации являются важной частью приложений систем управления
электроавтоматикой. Графическое представление информации о протекающем управлении
позволяет просто и наглядно выделить важнейшие, критические параметры процесса
или же сам объект управления в виде трехмерной модели. Целью данной публикации
является описание принципов внедрения готовых компонентов инструментария
визуализации в программное обеспечение (ПО) прикладного уровня систем
промышленной электроавтоматики.
Выделим
основные этапы внедрения визуальных компонентов в ПО систем промышленной
электроавтоматики:
-
выбрать набор компонентов для интеграции и группы программных интерфейсов
системы управления электроавтоматикой, которые позволяют осуществить
взаимодействие с данными о процессе управления, подлежащим визуализации;
-
разработать компоненты интеграции, которые организуют взаимодействие
между внедряемыми компонентами и системой;
-
Настроить отображения компонентов визуализации в новом программном
окружении.
Компоненты
интеграции для системы управления электроавтоматикой осуществляют размещение
элементов управления сцены визуализации в оконные контейнерные элементы
пользовательского интерфейса, а также реализуют предоставление данных о
переменных управляющих программ.
Необходимо
также разработать компоненты интеграции, которые будут отвечать за
взаимодействие внедряемых компонентов и системы. Далее реализовать интерфейсы
системы и, используя необходимые визуальные компоненты системы, настроить
отображение визуальной сцены в новом окружении, переопределив необходимые
параметры визуальных компонентов.
Визуальные
элементы для интеграции представляются в виде двух уровней: представления (View) и модели данных (Model), реализующих соответствующие интерфейсы системы для
внедрения (рис.
1).
рис. 1 Взаимодействие визуальных компонентов и системы
управления
Уровень
представления реализует взаимодействие с визуальными компонентами системы.
Модель данных визуального компонента
посредствам прикладных интерфейсов системы получает доступ к необходимым данным
системы управления и взаимодействует с уровнем представления для отображения
интересующей информации.
В
качестве практического применения предлагается внедрение компонентов сцены 3D
моделирования технологических процессов и виртуальных приборов диагностики
движения в среду разработки управляющих программ электроавтоматики CoDeSys.
Программный компонент Visual Execution 3D (VE)
создан для моделирования технологических процессов с использованием трехмерных
объектов производства (манипуляторов, роботов, конвейеров и т.п.) и
предоставляет следующие преимущества при его использовании в системе CoDeSys (рис. 2):
·
замена двухмерной, устаревшей графики на возможности трехмерного
представления моделей производства при разработке и отладки управляющих
программ;
·
динамическая работа со сценой визуализации, то есть возможность обзора и
исследования модели производства, во время её работы, с любого удобного для
пользователя ракурса;
·
динамическая работа с объектами в сцене визуализации, которая позволяет
настраивать, изменять и редактировать объекты производства непосредственно в
сцене;
·
удобное древовидное представления данных модели производства;
·
дистанционная работа с производственными системами.
Программная
реализация диагностики движения служит для определения вибраций и колебаний в
процессе работы и для последующих команд системе на продолжение или остановку
работы оборудования. Данная реализация является
надстройкой над программным компонентом VE, что позволяет объединить
объекты визуализации в единую базу данных
программного модуля VE (рис.
3).
Visual
Execution позволяет создать сцену автоматизированных производственных систем,
связать переменные управляющих программ PLC с объектами визуализации и при помощи
встроенного эмулятора в CoDeSys или аппаратного PLC отладить работу данных
систем.
рис. 2 Результат интеграции модуля Visual Execution 3D в
среду CoDeSys
Программный
модуль виртуальных приборов диагностики, который позволяет
получить данные с датчиков, при помощи аппаратного модуля National Instruments,
обработать и выдать результат об износе инструмента и о дальнейших действиях системы. Модуль, так
же позволяет визуально, при помощи графического вывода, отслеживать текущие
результаты износа инструмента при обработке соответствующей детали.
Помимо
основных разрабатываемых компонентов, служащих для выполнения решаемых задач
диагностики, был добавлен специализированный компонент для отладки программного
модуля без использования станочного оборудования, что позволяет:
·
ускорить разработку программного модуля за счёт использования
параллельного подхода, так как есть возможность работать не в цеховых условиях;
·
уменьшить затраты на производственные ресурсы за счет минимальной работы
станочного оборудования;
·
увеличить безопасность в отсутствие необходимости использовать данного
оборудование при отладке и разработке компонентов программного модуля.
Главной
задачей компонент является эмуляция работы станка без его непосредственного
участия. В этом случаи, данные полученные с датчиков обрабатываются и
записываются в информационную базу, из которой в дальнейшем попадают в
программу для эмуляции работы станка.
рис. 3 Компоненты и средства интегрируемых подсистем
Разработанная
подсистемы позволяет вывести на более совершенный уровень системы
автоматизированного производства за счет значительного повышения качества
производимого товара, уменьшения затрат и ресурсов в связи с уменьшением риска
порчи заготовок. Улучшается качество подготовки персонала и студентов при
работе с дорогостоящим оборудованием, так как в значительной степени снижается
риск поломки. Повышается производительность при разработке и отладке
управляющих программ, так как появляется возможность работать без наличия
производственного оборудования для студентов и персонала в условиях аудиторных
занятий или офиса.
Литература
1.
Мартинов Г. М., Козак Н. В. Декомпозиция и синтез программных
компонентов электроавтоматики // Приборы и системы. Управление, контроль,
диагностика. 2006. №12. C. 4-11.