Print

Virtuální přístroje

-- 21.03.07

Pokrok v oblasti hardwaru a softwaru dává technikům možnost postavit si své vlastní přístroje a používat je snadněji, efektivněji a kreativněji. 

Před mnoha lety jistý profesor zkoumal vliv léků na lidskou tkáň. Prezentace, kterou jednoho dne uskutečnil, obsahovala diapozitiv s počítačově generovaným páskovým zapisovacím přístrojem zobrazujícím data z biologického monitorovacího systému. „Nedokážu ani naprogramovat své jméno v BASICu (počítačový jazyk),“ řekl posluchačům, a poté jim ukázal virtuální přístroj, který vytvořil, a data, která získal pomocí softwaru, PC a analogově-digitální převodníkové desky. „Je to mnohem snadnější, než si myslíte,“ usmíval se. 

Není pochyb, že monitorování, měření a analýza pomocí přístrojů na bázi počítačů se staly snadnějšími. Využívání virtuálních přístrojů se nadále rozšiřuje a pokroky a zlepšení v počítačové technologii tuto koncepci stále více zjednodušují a zvyšují její efektivitu a popularitu. 

Jménem čehokoli… 

Co je to tedy virtuální přístroj? A co to vlastně znamená virtuální? Původně bylo slovo „virtuální“ definováno jako „existující jako podstata, nikoli ve skutečné podobě, formě nebo pod jménem,“ (slovník American Heritage Dictionary). Dnes se používá častěji k označování věcí, které napodobují své „reálné“ ekvivalenty. Pojmem virtuální se v oblasti výpočetní techniky začaly označovat jevy simulované počítačem: virtuální paměť, virtuální stroj, virtuální realita. „Postupně se toto přídavné jméno začalo používat pro věci vytvořené nebo prováděné počítači,“ říká Tim Ludy, manažer produktového marketingu společnosti Data Translation. „Používání PC a softwaru namísto přístroje vám dává možnost tento přístroj rekonstruovat.“ 

„Využívání PC k napodobení přístroje se liší od prosté komunikace s přístrojem pomocí PC,“ vysvětluje. „Z našeho pohledu (společnosti Data Translation) používají koneční uživatelé desky DAQ pro testování a měření nebo pro diagnostiku či funkce při výzkumu a vývoji. Lidé použijí desku a určitý software a vytvoří na PC zařízení podobné přístroji. Jedním z důvodů, proč tak činí, je vysoká cena samotných přístrojů. Namísto zakoupení osciloskopu za 15 000 USD vytvoří pomocí desky DAQ a PC to, co potřebují, za méně než 1 000 USD. Podle toho, co je zapotřebí, pokud jde o přesnost, preciznost a rychlost, může být tato možnost cenově výhodnější než nákup samotného přístroje.“ (Společnost Data Translation nabízí zásuvné desky do PC pro sběr dat, určené především pro aplikace testování a měření. Deska DAQ provádí podobné operace jako mnoho přístrojů.) 

„Kromě úspory investičních nákladů je zde také úspora času,“ poznamenává Bill Glover, produktový manažer společnosti BizWare Direct: „S virtuálními přístroji zákazník využívá stávající počítačové vybavení k zajištění přístrojových odečtů namísto pořízení veškerého specializovaného vybavení potřebného pro udržování, záznam a protokolování dat tradičním způsobem. Bylo například obvyklé, že pracovníci odečítali přístroje ručně a zapisovali data do sešitu, což je přístup náchylný k chybám a ne vždy realizovaný včas. Data jsou mnohem spolehlivější ve virtuálním formátu.“ 

„Virtuální přístroje (virtual instrumentation – VI) vznikly díky možnosti definovat systém kombinací hardwaru na bázi PC, který provádí měření a řízení pomocí softwarových nástrojů, které dovolují uživateli definovat možnosti systému pomocí tohoto softwaru,“ vysvětluje Ray Almgren, viceprezident produktového marketingu a akademických vztahů společnosti National Instruments. Mnoho odborníků připisuje společnosti NI objev a vývoj této koncepce v souvislosti s jejími produkty řady LabView. 

„V roce 1986,“ vzpomíná Almgren, „bylo zvláštní tvrdit, že v softwaru se vlastně skrývá přístroj. Pojem „virtuální přístroje“ pomohl uživatelům pochopit, že zařízení je virtuální, nikoli fyzické.“ 

Vyrobte si je na míru 

VI dovolují uživatelům nakonfigurovat přístroje podle jejich konkrétních potřeb. „Jejich prvořadou výhodou je možnost přizpůsobení,“ říká Almgren. Virtuální přístroj nepotřebuje rozhraní k hardwaru. Může jít o čistou simulaci (softwarovou) nebo o připojení ke skutečnému přístroji. Lze vytvořit jednotné rozhraní pro řízení jednoho přístroje nebo celého systému přístrojů prostřednictvím jednoho místa obsluhy (viz například tento článek publikovaný on-line na adrese controleng.com). Tento termín neznamená, že ve skutečnosti neprovádíte měření,“ zdůrazňuje. „Používáte nástroj pro definování parametrů přístroje, které potřebujete.“ 

Virtuální přístroj lze vytvořit na mnoha úrovních, od použití grafického znázornění přístrojů v softwarovém balíku až po textové programování na složitější úrovni. Použití programů na bázi grafiky je obvykle jednodušší. I když textově orientované systémy nabízejí větší přesnost a kontrolu, vyžadují více znalostí programování a jejich používání je složitější. V současnosti mnoho společností zabývajících se virtuálními přístroji usiluje o to, aby následné verze softwaru umožňovaly jednoduché použití, přizpůsobení a řízení. 

„Náš software Measure Foundry,“ říká Tim Ludy ze společnosti Data Translation, „dovoluje uživatelům přetáhnout objekty typu přístrojů z nástrojové sady na pracovní plochu počítače a nakonfigurovat desku tak, aby přijímala data z různých kanálů v různých rozsazích v libovolném zobrazení, které si zvolíte. V podstatě si vytvoříte virtuální přístroj podle vašich konkrétních potřeb. Je to operace na míru.“ 

Přizpůsobení je rovněž k dispozici u aplikace DataNetOPC Professional společnosti BizWare Direct, což je klient OPC běžící ve webovém prohlížeči. Tento produkt přináší koncepci virtuálních přístrojů do odvětví vodohospodářství a odpadních vod a poskytuje hospodárný způsob záznamu a monitorování většího množství dat, zejména zákalu, pomocí moderní technologie, která je však prezentována tradičním, známým způsobem. 

„V tomto odvětví je stále zvykem zobrazovat data ve formátu kruhového diagramu,” připomíná Bill Glover. „Použití starých tradičních papírových diagramů bylo složité a špatně se odečítaly. Proto jsme je převedli do elektronického formátu. Náš software obsahuje kruhové diagramy. Vzhledem k tomu, že náš software je webově orientován, stačí, když uživatel přejde na příslušnou URL adresu a získá všechny informace ve známém formátu. Mohou si vybrat, přizpůsobit si a komunikovat se všemi přístroji v systému.“

„Virtuální“ výhoda

I když málokdo věří, že virtuální přístroj může nahradit tradiční přístroj, všichni se shodnou na tom, že koncepce virtuálních přístrojů bude stále více rozšířená. U systémů s vysokou mírou automatizace měření mají virtuální přístroje dominantní postavení. Jen málo firem dnes pořizuje tradiční přístroje pro automatizované testovací a řídicí systémy a namísto toho preferují zařízení, která jsou široce programovatelná a modulární.

VI spíše doplňují, než aby nahrazovaly stávající systémy řízení procesů. Programovatelné řídicí automaty jsou často nerozlišitelné od virtuálních přístrojů, pozoruje Ray Almgren ze společnosti NI a poznamenává, že oba jsou programovatelná zařízení s tím, že se VI zaměřují na aspekt měření a PAC na aspekt řízení.

Kromě toho může být použití VI značně přínosné pro oblast zabudovaných přístrojů, kde je více funkcí typu plug-and-play, softwarové nástroje jsou více standardizovány a nároky na zkušenosti potřebné pro vybudování systému jsou relativně mnohem nižší.

Podle názoru Shahzada Sarwara, ředitele pro průmyslová řešení a řešení v reálném čase společnosti Averna Technologies Inc., hrají VI klíčovou roli v úsilí techniků o zvýšení výkonu, produktivity a jakosti. „Automatizace testovací buňky APU společnosti Honeywell je jedním z příkladů, kdy zákazník dosáhl okamžité návratnosti investice díky virtuálním přístrojům, včetně mnoha nehmotných přínosů v oblasti efektivity. Díky svým technickým a obchodním výhodám budou VI pokračovat ve svém exponenciálním růstu i v následujících letech.“

Systém VI může obsáhnout jakýkoli typ zařízení, a v tom spočívá jeho hlavní síla. Nedávné kroky organizací, jako jsou Interchangeable Virtual Instrument Foundation a LXI Consortium, propagují standardizaci a posilují tuto koncepci.

IVI Foundation je otevřeným sdružením, založeným v roce 1998 za účelem řešení otázek zaměnitelnosti u nové technologie pohonů. Prosazuje specifikace pro programování testovacích přístrojů, které usnadňují zaměnitelnost, přinášejí vyšší výkon a snižují náklady na vývoj a údržbu programu. Staví na existujících průmyslových standardech a vytváří specifikace, které usnadňují záměnu přístrojů a zajišťují lepší výkon a jednodušší údržbu.

Sdružení LXI Consortium prosazuje rozvoj a přijetí standardu LXI, otevřeného a přístupného standardu stanovujícího specifikace a technologie v oblasti funkčního testování, měření a sběru dat. LXI, neboli LAN eXtensions for Instrumentation (rozšíření LAN pro přístroje), je platformou přístrojového vybavení, založenou na standardní technologii Ethernet a určenou pro zajištění modularity, flexibility a výkonu malých a středních systémů. Očekává se, že definice takového standardu, v podstatě prostřednictvím rozšíření GPIB (General Purpose Interface Bus, víceúčelová sběrnice) na sítě LAN – usnadní a zlevní komunikaci mezi PC a přístroji.

Těm, kteří se s VI setkávají poprvé, Ray Almgren ze společnosti NI doporučuje: „V systému virtuálních přístrojů je přístroj definován pomocí softwaru. Vlastně to je přístroj. Pochopení toho, co je možné pomocí softwarových nástrojů, dává projektantovi systému přístrojového vybavení skutečnou sílu maximalizovat přínosy VI. Jakmile těmto záležitostem rozumíte a máte příslušné možnosti, můžete si vybrat jakékoli zařízení odpovídající vašim potřebám. Zaměřte se na software. Pochopte, jak jej můžete používat a jak se s ním naučit pracovat. Nebojte se toho. Použití mnoha z těchto nástrojů je skutečně snadné.“

ce

Pro více informací navštivte:

averna.com

bizwaredirect.com

controleng.com

datx.com

(Data Translation)

ivifoundation.org

(Interchangeable Virtual Instrument Foundation)

lxistandard.org

(LAN eXtensions for Instrumentation)

www.ni.com

(National Instruments)

  

 


Virtuální přístroje pomáhají automatizovat a optimalizovat testovací linku a zvyšovat produktivitu

Automatizace sběru dat z pomocných pohonných jednotek (APU) a řídicího zařízení v testovací lince APU společnosti Honeywell zahrnovala použití platforem SCXI a LabView společnosti NI pro integraci signálů a měření potřebných pro testování APU. (APU se používají u tryskových motorů, vojenských vozidel, raket a kosmických lodí.) Automatizovaný systém zajišťuje sběr, řízení, konfiguraci, kalibraci, automatizaci testovací sekvence, generování zpráv a mapování testovacího postupu, což přináší bezpapírové provádění testu a zvýšenou průchodnost linky o 600 % ve srovnání s neautomatizovaným procesem.

Projekt řídil poskytovatel výrobní technologie, společnost Averna Technologies. Tato společnost zavádí automatizační systémy a poskytuje řešení v oblastech jako je testování, měření, automatizace a řízení, vizualizace, robotika a software pro sledování produktivity výroby.

Typická testovací linka řídí stovky procesních signálů a snímačů. Signály souvisejí s řízením a měřením paliva, výkonu a rychlosti motoru. Další měření zahrnují teploty a tlaky okolí a motoru, komunikaci a monitorování vibrací. Neautomatizovaný proces potřeboval pro jednu jednotku až 12 hodin práce na směny.

Společnost použila platformu SCXI společnosti NI, kterou přizpůsobila stávající testovací infrastruktuře, beze změn snímačů nebo kabeláže. Jedna skříň se 12 sloty SCXI obsahuje sadu modulů upravujících signály, které poskytují více než 100 I/O kanálů. Pro čtení a řízení signálů testovací linky APU byl použit software Desktop LabView a multifunkční DAQ karta. Přístrojový panel (viz obrázek) shromažďuje a zobrazuje data z procesu a umožňuje obsluze interaktivně řídit testování. Operace testování a řízení testu jsou prokazatelně jednodušší.

Virtuální přístrojová deska šetří hodiny času potřebného pro ruční konfiguraci pomocí automatické konfigurace hardwaru trvající několik sekund. Poskytuje rovněž přístup ke všem procesním měřením z jednoho okna a umožňuje interaktivní řízení a provoz testovací sestavy. Integrované síťové funkce umožňují monitorování z vícenásobných a vzdálených umístění.

Kromě toho se plně programová kontrola testovacího hardwaru z jiných aplikací Microsoft Windows provádí pomocí platformy Proligent, kooperativního rámce pro mapování procesů, který řídí veškerou produktovou dokumentaci, definice testovacích postupů, kalibraci hardwaru v závodu, komunikační standardy a další. Kompletní testovací sekvenci lze spouštět bez zásahu obsluhy.

Informace k této aplikaci poskytli Shahzad Sarwar, ředitel pro průmyslová řešení a řešení v reálném čase společnosti Averna Technologies Inc., a společnost National Instruments.


 

Autor: Jeanine Katzelová


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technical Computing Camp 2019
2019-09-05 - 2019-09-06
Místo: Hotel Fontána, Brněnská přehrada
Moderní technologie ve farmacii
2019-09-24 - 2019-09-24
Místo: Brno
Moderní technologie v potravinářství
2019-09-25 - 2019-09-25
Místo: Brno
Mezinárodní strojírenský veletrh 2019
2019-10-07 - 2019-10-11
Místo: Výstaviště Brno
MSV TOUR 2019
2019-10-07 - 2019-10-10
Místo: MSV, Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI