Inteligentní obrazovky pro průmyslové aplikace

-- 21.12.09 15:28

Vývojáři rozhraní HMI s inteligentními obrazovkami HMI mohou dosahovat spolehlivosti průmyslové třídy a funkčnosti v reálném čase díky použití prvků Flash a C/C++. Příkladem může být návrh automatizovaného systému řízení vybavení budovy.

Inteligentní obrazovku lze definovat jako rozhraní člověk-stroj (Human-Machine Interface – HMI), které pomocí interaktivních grafických prvků na dotykové obrazovce umožňuje uživatelům řídit připojený základní řídicí systém. Inteligentní obrazovky jsou dodávány v mnoha tvarech a rozměrech a lze je používat pro aplikace sahající od kiosků pro výdej jízdenek až po řídicí systémy ve výrobním závodě. Inteligentní obrazovky se stávají preferovaným rozhraním HMI pro nejrůznější aplikace průmyslového řízení. Tyto inteligentní obrazovky jsou v podstatě stejné jako typy používané pro aplikace spotřební elektroniky. Klíčovými rozdíly jsou základní aplikace grafické provedení rozhraní HMI.

Zatímco aplikace spotřební elektroniky mohou klást důraz na ohromující vzhled s graficky proměnlivými miniaplikacemi a dalšími prvky, které nejsou nezbytné, ale jsou působivé pro oko, průmyslové inteligentní obrazovky musí mít přehledné a snadno pochopitelné rozhraní. Průmyslová HMI navíc musí být navržena tak, aby byla konzistentní po mnoho let a dala se snadno aktualizovat. Musí si zachovávat konzistentní vzhled, způsob ovládání funkčnost, i když se jimi ovládané a zobrazované systémy budou měnit. Tento požadavek na konzistenci a snadné používání neznamená, že vytvoření inteligentních obrazovek pro průmyslové aplikace je méně obtížné než vytvoření obrazovek pro spotřební elektroniku.

Kromě zobrazování informací ovládacích prvků se po inteligentních obrazovkách může požadovat interaktivní přístup k vrstveným diagramům, schématům a grafům, zabudovaným videozáznamům a dalším médiím. Především však musejí mít spolehlivost průmyslové třídy. Tvorba HMI inteligentních obrazovek pomocí prostředí Adobe Flash Lite umožňuje vývojářům využívat nástrojovou sadu Flash, která zahrnuje prvky potřebné pro vytvoření přehledné a efektivní inteligentní obrazovky a která podporuje nejpřísnější požadavky na provedení, včetně rozvržení, vrstvení a podpory multimédií. Navíc je poměrně snadné najít špičkové návrháře a vývojáře pracující v prostředí Flash, a to díky velmi rozšířenému používání Flash jako internetové technologie.

Na rozdíl od přehrávačů Flash pro osobní počítače je prostředí Adobe Flash Lite navrženo speciálně pro připojení produktů s omezenými zdroji. Pro posouzení vhodnosti inteligentní obrazovky na bázi Flash Lite, implementované do průmyslové aplikace běžící v zabudovaném prostředí, jsme navrhli a realizovali automatizovaný systém řízení vybavení budovy a rozhraní HMI. Rozhraní HMI umožňuje uživateli provozovat vícezónový řídicí systém, monitorovat alarmy v celém systému a provádět vizuální dohled. Operátor systému může dotykem na inteligentní obrazovku zvětšovat zobrazení určitých křídel budovy nebo místnosti, měnit teplotu či rychlost ventilátorů a řídit nejrůznější funkce. Senzory a ovládací prvky řídicího systému jsou simulované, ale lze je nahradit skutečným vybavením ve skutečné budově.

Abychom lépe simulovali reálné prostředí, navrhli jsme systém tak, aby byl odolný vůči chybám. Pokud například chyba nebo zásah uživatele uvede zónu budovy do stavu off-line, aplikace problém detekuje a ohlásí jej prostřednictvím HMI. Jako primární procesor slouží Freescale MPC8536E PowerQUICC III, i když softwarová sestava může běžet na principu různých čipů a architektur. Jako operační systém slouží RTOS QNX Neutrino a podpůrná sada desky MPC8536E poskytuje ovladače zařízení, které komunikují s hardwarem I2C a SPI. Každou zónu řídí tři procesy: jeden proces pro vytápění, ventilaci a klimatizaci (Heating, Ventilation, and Air Conditioning – HVAC), jeden pro řízení motoru ventilátoru a jeden pro senzor teploty a vlhkosti. Nad těmito částmi sestavy běží aplikace na bázi Adobe Flash Lite 3, která zabezpečuje HMI inteligentní obrazovky.

Otázky návrhu

Automatizovaný systém

• Dynamické využívání pam

• Fungování v reálném

• Jednovláknový model zpracování u technologie Flash. Rozhraní HMI se m

řízení vybavení budovy musí podporovat dynamický režim. Fyzické faktory často omezují umístění modulu a změny infrastruktury budovy si mohou vyžádat i změnu uspořádání systému. Pro řešení tohoto problému jsme vymezili úkoly řízení HVAC pro každou zónu do nezávislých procesů. Toto oddělení umožňuje, aby byl systém distribuován na několika uzlech v rámci sítě Ethernet, a to pomocí technologie transparentního distribuovaného zpracování (Transparent Distributed Processing – TDP). Díky tomu mohou technici budovy libovolně měnit využívání zón systému, aniž by museli měnit konfiguraci hlavního systému HMI. Vymezení úkolů jednotlivých zón do různých procesů přináší rovněž větší odolnost vůči chybám – systém dokáže detekovat problém a provést restart bez dopadu na jiné funkce. Rozhraní HMI s inteligentní obrazovkou je další otázkou. Chtěli jsme používat Adobe Flash, protože usnadňuje práci s vytvářením atraktivního a efektivního uživatelského rozhraní. Věděli jsme však, že kompilované binární knihovny Flash běží uvnitř virtuálního stroje Flash a izolují HMI s technologií Flash od zbytku systému. Programový kód Flash běžící v prohlížeči nedokáže manipulovat se základním prostředím PC a stejně tak i zabudované rozhraní HMI na bázi Flash nemá běžně přístup k základním hardwarovým zdrojům připojeného systému . Řešení tohoto problému se ukázalo jako velmi přímočaré – použít rozšíření Action Script Extension (ASE), které umožňuje, aby kód Flash komunikoval přímo s nativním programovým kódem C/C++. Tuto možnost jsme využili pro návaznost HMI na procesy HVAC, motorů a senzorů. Tato strategie umožňuje procesům běžet jako tradiční zabudovaný software, který komunikuje se senzory a řídicími prvky buď přímým přístupem k převodníku A/D a pinům GPIO, nebo použitím ovladačů sběrnice I2C či SPI pro komunikaci se zařízeními. V rámci tohoto projektu jsme se pokusili řešit klíčové otázky vhodnosti technologie Flash Lite pro zabudované průmyslové aplikace. Patří k nim:ěti. Velikost paměti dostupné pro virtuální stroj Flash lze jednoznačně vymezit, takže nebude vyčerpávat systémovou paměť.čase. Prostředí Flash nenabízí možnost fungování v reálném čase. Vývojáři mohou zmírnit tento nedostatek přesunem případných požadavků týkajících se reálného času na nativní kód C/C++ a následně komunikovat mezi tímto kódem a rozhraním HMI na bázi technologie Flash.ůže zablokovat, pokud nějaká jeho část čeká na vstup, který nepřichází okamžitě. Vývojáři mohou tento problém řešit přesunem programového kódu, okterý může zablokování způsobit, do modulu C/C++. Co z toho tedy plyne: Vývojáři rozhraní mohou dostát požadavku na spolehlivost průmyslové třídy a současně funkčnost v reálném čase implementací vhodného rozdělení HMI na komponenty v prostředí Flash a komponenty v kódu C/C++.

Autor: Andy Gryc, QNX Software Systems

Sponzorované odkazy

	Řízení a údržba průmyslového podniku Redaktoři časopisu průběžně sledují nejnovější trendy ve všech aspektech výroby v průmyslových závodech a přinášejí odběratelům informace, které potřebují pro udržení své konkurenceschopnosti.
	4METAL.CZ - portál kovozpracujícího odvětví Skupina 4metal je sdružení kovozpracujících a strojírenských firem. Katalog firem, Burza strojů a materiálů, Burza práce, akce, aktuality, média. To vše na jedné adrese.
	All for Power - odborný časopis o energetice Časopis All for Power se zaměřuje na uhelnou a jadernou energetiku, plynárenství, teplárenství a energetické strojírenství. Medium přináší i racionální pohledy na OZE.