CC BY
52
УДК 681.518
А.П. Митрохин
магистрант, кафедра "Авиационные приборы и устройства", Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Н.В. Волков
кандидат технических наук, доцент, кафедра "Авиационные приборы и устройства",
Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ
Аннотация. В статье рассмотрены возможности визуализации процесса проверки изделия с помощью автоматизированной системы контроля (АСК). Для этого предлагается специальный модуль программного обеспечения «Визуализатор». Программа «Визуализатор» предназначена для считывания, архивирования и отображения информационных сигналов с крейтов АСК с целью экранного представления измерительной информации в виде трендов в режиме реального времени, анализа измерительной информации после проверки, мгновенного наблюдение за изменением измеряемых параметров и индикация протекания процесса.
Ключевые слова: визуализатор, автоматизированная система контроля, графика, гиростабилизатор, измерительный модуль.
A.P. Mitrokhin, Arzamas Polytechnic Institute (branch) of the Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseeva
N.V. Volkov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) of the Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseeva
VISUALIZATION OF PROCESSES IN THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM
Abstract. The article examines the possibility of visualizing the process of checking through the ASC. For this purpose a special module of the software "Visualizer" is used. The program "Visualizer" is designed for reading, archiving and displaying information signals with crate ASC order display measurement data as trends in the real-time analysis of measurement data after the check, instantaneous observation of the change in the measured parameters and the indication of the process.
Keywords: visualizer, automated control system, graphics, gyrostabilizer, measurement module.
Проведение приемо-сдаточных испытаний в настоящее время осуществляется автоматизированными системами контроля (АСК). Примером такой системы, может быть АСК для испытаний гиростабилизаторов (ГС). Структура этой АСК представлена на рисунке 1.
Управляющие и вычислительные функции в этой системе возложены на персональный компьютер (А1), связь которого с испытуемым изделием (А4) осуществляется через автоматизированный пульт проверки (А3). Коммутация всех элементов системы осуществляется: ХТ1, ХТ3, ХТ5 - сетевым кабелем 220В (ХТ2); кабелем USB (ХТ4); жгутом контроля поверяемого изделия (ХТ6). Результаты испытаний оформляются в виде распечатки протокола на принтере (А2).
Пульт проверки представляет собой крейт с измерительными модулями (рис. 2).
Набор измерительных модулей крейта для каждого изделия, как правило, одинаков и включает:
• Модуль LTR 11, содержащий 14-битный АЦП с максимальной частотой сбора данных до 400 кГц и входной коммутатор, позволяющий реализовать многоканальный режим сбора данных. Для рассматриваемого АСК модуль реализован 32-каналами сбора однофазных сигналов с общей землей, 16 каналами дифференциального режима и 4 программно задаваемыми поддиапазонами входного сигнала ±10 B, ±2.5 B, ±0.6 B, ±0.15 B, устанавливаемыми независимо для каждого канала.
• Модуль LTR 34 представляет собой ЦАП и предназначен для применения в задачах
качественного воспроизведения, как постоянного напряжения, так и переменного напряжения сигнала с частотой до 1-3 кГц в потоковом режиме вывода или в режиме автогенератора периодического сигнала.
• Модуль ПК 27является носителем измерительных субмодулей Н-27х предназначенных для измерения медленно меняющихся величин напряжения, силы тока и сопротивления.
• Модуль LTR43предназначен для цифрового ввода-вывода и крейтовой синхронизации [3].
• МЭК-1, МЭК-2 (модуль электропитания и контроля, конструктивно разделен на две
платы ).
Рисунок 1 - Структура АСК
АСК выполняет следующие задачи и проверки:
- взаимовлияние каналов при управлении;
- задание и контроль напряжения постоянного и переменного тока;
- направление движения нагрузки при управлении через гироскоп;
- скорость управления угловым положением нагрузки;
- относительная ошибка стабилизации;
- проверка отвода от упоров;
- проверка постоянной составляющей угловой скорости движения.
- формирование отчетов [2].
Основные режимы визуализации этапов испытаний и их результатов в рассматриваемой АСК представляются в двух экранных формах:
• Годен/не годен;
• Цифра измеренного параметра.
Распечатка протокола отчета содержит вышеперечисленную информацию. Практика работы на АСК показала, что формы представления информация не достаточны, в силу следующих причин:
Отсутствует возможность отслеживать процесс во времени;
Рисунок 2 - Пульт проверки (связь жгута с изделием двунаправленная)
Отсутствует психологическая уверенность правильности протекания процесса испытаний, так как он не сопровождается его индикацией ONLINE.
Не всегда достаточна информация «годен», «не годен».
В связи с этим персоналу испытательного подразделения предприятия приходится самостоятельно использовать дополнительные средства измерения (осциллографы, вольтметры), что снижает предполагаемую эффективность АСК.
В связи с этим возникает задача создания в рамках существующей конфигурации АСК программы дополнительной обработки измерительной информации с целью наиболее полного ее представления.
Основными задачами такой программы являются:
1. Экранное представление измерительной информации в виде трендов в режиме ONLINE;
2. Возможность анализа измерительной информации в режиме OFFLINE;
3. Экранная индикация протекания процесса.
В рамках статьи представлены результаты работы программы экранного представления измерительной информации «Визуализатор».
C целью упрощения структуры и облегчения написания пользовательского программного обеспечения, в системе LTR была применена идеология клиент-сервер. В качестве сервера выступает программа. В качестве клиента - пользовательское ПО.
Сервер решает следующие задачи:
- обнаружение и инициализацию LTR - крейтов, подключенных к компьютеру;
- установление соединения с клиентскими программами;
- прием (передачу) и буферизацию данных от крейтов;
- прием (передачу) и буферизацию данных от клиентов;
- анализ принятых от крейтов данных с целью:
1. обнаружения специальных сигналов от крейт-контроллера;
2. обнаружения моментов подключения и отключения модулей к крейту;
3. разделения данных на потоки соответствующие разным модулям.
4. анализа принятых от клиента данных с целью проверки формата и объединения с данными других клиентов, предназначенных для передачи в крейт. Окно программы представлено на рисунке 3.
Рисунок 3 - Окно программы ИК-эе^ег
Работа программы визуализации представлена следующими экранными формами. Графическое представление информации.
Рисунок 4 - Окно формы построения графиков
Рисунок 5 - Масштабирование выбранного участка осциллограммы
Рисунок 6 - Конечный результат масштабирования
На рисунке 4 представлено окно общей графики. В этой форме осуществляется построение процесса по файлу М в зависимости от выбранного параметра и строится тренд информационного сигнала. При этом предусмотрена возможность построения не только тренда параметра, но и графика «параметр от параметра» (наложение одного параметра на другой и их сравнение). Причем предусмотрена возможность масштабирования нужного участка графика для дальнейшего анализа (рис. 5, 6). При наведении мышки на графики выводятся текущие значения X, У и выбранного параметра (рис. 5). Первое нажатие задает область для масштабирования, а второе нажатие происходит при отпускании кнопки мыши и масштабирует выбранный участок изображения.
При наведении указателя мыши на графики, выводятся текущие значения X, У и выбранного параметра (рис. 7).
Графическое представление скорости управления гиростабилизатором.
Измеренные значения скорости управления хранятся в файле и строятся по этому файлу. При соответствии допускам, черный график измеренный, должен находится между красным и зеленым, программа оповестит нас об этом зеленой галочкой, которая означает, что значение параметра соответствует требованиям технических условий (рис. 8).
Управление работой пульта
На рисунке 9 представлено окно программы пульт. В программе пульт выбранные параметры могут выводиться на экран в режиме реального времени или записываться файл. Программа «Визуализатор» может формировать различные сигналы с заданными параметрами, проверять правильность их принятия, "замораживать" картинку принимаемого сигнала для детального анализа.
Рисунок 7 - Текущие значения параметра при наведении указателя мыши на график
Г] щфик зависимое! И CK opot ти дрижвнш ПЛЭ тформы от упран ыюшиv напряжений! ось/ 0
40
35
30
25
20
15
10
5
l^g^T^TTHr^myirii flfr llj/jfi 4- -1 0 1 2 3 4
Условные обозначения
■■ - значение параметра соответствует
—■-— - максимальный допуск(+10%)
—■-— - измеренная скорость управления
—■-■— - минимальный допуск[-1 ГК|
■ значение параметра не соответствует
Выбрать Файл | Выбран Файл:
D:\MI Т иМРщесМЗБ-28\Б Б-28\5кирг_г.
d
Рисунок 8 - График зависимости скорости движения платформы от управляющих напряжений
Рисунок 9 - Окно управляющей программы пульт
Таким образом, программа «Визуализатор» предназначена для считывания, сохранения и отображения информационных сигналов и их динамики в реальном времени, выбирать параметры, которые нужно контролировать, задавать масштаб и время приема сигнала на двух
каналах для сравнительной оценки (рис.10).
Осциллограф
^lajxj
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0
00 0 80 0,60 0,40 0,20 0
0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 -0,05 -0,10 -0,15 -0,20 ,
/ V V V V V
время заме
луч г параметр: масштаб: -0,002
\\27
|0,05±|
и
Рисунок 10 - Окно программы «Визуализатор»
Список литературы:
1. Культин Н.Б. Основы программирования в Microsoft Visual C++ 2010.
2. Технические условия: Координатор управляемый ГС-28. Технические условия. ИСМЯ.402113.034ТУ.
3. CD-руководство: CD-ROM фирмы L-CARD. Системы сбора данных для промышленности и лаборатории. Программное обеспечение и документация к продукции Л-КАРД. 2008.
