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.