Зетлаб

Сучасні методи автоматизації вимірювальних і технологічних процесів

Стаття, опублікована в № 4 за 2006 рік журналу «Сучасна електроніка». Автори показують, яким чином комп'ютерні технології полегшують рішення вимірювальних завдань і надають великі можливості для управління технологічними процесами. Як приклад розглянута середовище розробки «ZETLab-Studio9raquo ;.

Застосування комп'ютерних технологій в сучасних системах виміру, моніторингу, аналізу сигналів або управління технологічними процесами вже стало нормою життя. Важко собі уявити потужний вимірювальний комплекс без комп'ютерного оснащення.

Сучасні технології дозволяють створювати багатофункціональні вимірювальні комплекси на базі персональних комп'ютерів і додаткових пристроїв введення / виводу сигналів: плат аналого-цифрового (АЦП) і цифро-аналогового перетворення (ЦАП).

Більшість завдань випробувань, вимірювань і / або досліджень можна представити у вигляді послідовності логічних дій: накопичення - обробка - представлення результатів. Кожен етап включає в себе безліч операцій, автоматизація яких дозволяє істотно спростити вимірювальний процес.

Програмні і апаратні засоби ZETLab комп'ютерної автоматизації вимірювань, управління і моделювання широко застосовуються в різних галузях промисловості, наукових дослідженнях і в освіті. Апаратні засоби містять всі компоненти сучасних вимірювально-керуючих комплексів: системи збору даних, пристрої введення і виведення аналогових і цифрових сигналів, розподілені вимірювально-керуючі контролери на шинах PCI, USB, Ethernet і т.д. Використовувана в ZETLab концепція віртуальних приладів дозволяє значно розширити функціональність створюваних випробувальних і вимірювальних систем при одночасному скороченні трудовитрат на їх розробку. Середовище розробки призначених для користувача додатків ZETLab-Studio представляє собою набір вбудованих компонент для швидкої і ефективної розробки вимірювальних, контрольних і керуючих програм. Вона є зручним інструментом для створення високопродуктивних систем обробки сигналів в реальному масштабі часу.

Зетлаб

Рішення стандартних завдань вимірювання параметрів електричних сигналів реалізовані в складі ZETLab великим набором програм-Прібрам: вольтметри, осцилографи, генератори, програми для спектральної обробки сигналів, самописці, реєстратори і т.п. Для вирішення завдань по конкретним вимогам кінцевих користувачів середовище розробки ZETLab-Studio дозволяє створювати багатофункціональні программноізмерітельние комплекси.

Уявіть собі інструмент, прилад або систему, які в точності відповідають вимогам вашого завдання; інструмент, який збирає, аналізує, представляє дані і здійснює управління саме необхідне вам способом. За допомогою ZETLab таким інструментом може стати звичайний комп'ютер, що стоїть у вас в лабораторії або на виробництві, або комп'ютер типу Notebook, оснащений додатковими пристроями введення інформації. ZETLab-Studio - інтегроване середовище розробника для створення програм збору, обробки даних і управління периферійними пристроями. Програмування здійснюється на будь-якому об'єктно-орієнтованої мови (Visual Basic, Visual C ++, Delphi) з використанням бібліотечних елементів і готових програм ZETLab. Поєднання широко використовуваної мови програмування і великої кількості різноманітних компонент дозволяє значно скоротити час розробки складних систем при збереженні високої швидкості виконання програм. Бібліотеки сучасних алгоритмів обробки і аналізу даних перетворюють кошти ZETLab в універсальний інструмент створення інтегрованих систем на базі персональних комп'ютерів.

У комплект ZETLab входить понад 100 різних готових програм, компонентів і бібліотек, які користувачі можуть інтегрувати в свої додатки. В основу пакета програм ZETLab закладений принцип одночасної роботи багатьох програм і максимальне використання обчислювальних потужностей програмних і апаратних засобів. У пакеті ZETLab користувачеві треба всього лише підібрати набір необхідних інструментів і зв'язати їх в один проект. Таким чином, комплект ZETLab дозволяє без втрати продуктивності уникнути складнощів звичайного «текстового9raquo; і «графіческого9raquo; програмування.

Як правило, програмні пакети вирішують тільки один аспект поставленого завдання. Пакет ZETLab надає всі необхідні засоби, об'єднані єдиною методологією, - віртуальні прилади загального призначення: осцилографи, самописці, вольтметри, частотоміри, вузькосмугові і долеоктавние аналізатори, корелятори, реєстратори, генератори різних сигналів, фільтри верхніх і нижніх частот, пристрої цифрового введення і виведення. Крім того, надаються спеціалізовані прилади: вимірювачі нелінійних спотворень, амплітудних, фазових і частотних характеристик, генератори зі зворотним зв'язком, програми для модального і порядкового аналізу. На основі готових приладів можна зібрати випробувальний або вимірювальний стенд, систему управління виробничим циклом або систему моніторингу. Натисканням на одну кнопку можна зберегти виконаний проект і запускати його в міру необхідності.

Всі віртуальні прилади-програми працюють як в реальному часі, так і в режимі обробки оцифрованих у вигляді файлів сигналів. Засоби реєстрації і відтворення сигналів дозволяють записувати сигнал і обробляти його з застосуванням різних алгоритмів. Це істотно мінімізує час розробки і налагодження закінченою системи. Пакет ZETLab дозволяє в одному персональному комп'ютері одночасно використовувати кілька різних пристроїв введення / виводу. Так, для повільно мінливих сигналів можна використовувати багатоканальні АЦП, а для швидко мінливих - високопродуктивні АЦП. Зв'язавши в локальну мережу кілька комп'ютерів, можна працювати з одним вимірювальним трактом на декількох комп'ютерах в реальному масштабі часу. Це особливо корисно при проведенні навчального процесу. Також це широко використовується в системах безперервного контролю та моніторингу, коли один комп'ютер використовується для безперервного запису сигналів і видачі попереджень, а інший - для проведення діагностики контрольованих вузлів. Істотним достоїнством пакета ZETLab є те, що багато віртуальні прилади в комплекті з пристроями введення / виводу сертифіковані в якості засобів вимірювання (СІ) і внесені до реєстру СІ Російської Федерації. Ви можете написати власні програми, що управляють віртуальними приладами і збирають результати. В цьому випадку зазнає суттєвого спрощення метрологічна атестація зібраної таким чином системи. Для створення власних додатків і управління існуючими програмами використовується модуль управління і автоматизації.

Всі віртуальні прилади мають можливість записувати результати в файли для подальшої обробки та аналізу результатів. У пакеті ZETLab передбачено все для створення звітів в Microsoft Excel і Word з мінімальними витратами часу і сил. Крім того, користувач має широкі можливості по маніпулюванню даними - запис / читання з диска, передача по мережі, друк на принтері або плоттері.

У ZETLab можна написати власну програму віртуального приладу. Оскільки програмне забезпечення ZETLab дозволяє запускати і виконувати безліч програм, ви можете розділити свою задачу на кілька незалежних програм. Програма віртуального приладу може бути написана на будь-якому об'єктно-орієнтованої мови програмування. У програму встановлюються різні програмні компоненти, що відповідають за введення-виведення аналогових і цифрових даних, графічне відображення двомірних і тривимірних графіків, X-Y-графіків, графіків в полярних координатах, інтегральних рівнів, цифрових індикаторів. У програму також можна ставити стандартні компоненти об'єктно-орієнтованої мови: кнопки, текстові блоки, діалоги відкриття файлів і багато інших. Велика кількість підручників і прикладів по існуючим мовам програмування дозволяє вивчати їх до будь-якого ступеня деталізації. Всі компоненти самодокументірованни, що дозволяє досить швидко освоїти необхідні команди. В результаті компіляції виходить виконуваний код програми, що дозволяє повністю використовувати обчислювальні можливості комп'ютера і поширювати виконуваний робочий файл програми без початкового тексту програми. Отриману програму можна оформити в своєму індивідуальному дизайні і використовувати нарівні з програмами зі складу ZETLab.

Пакет ZETLab-Studio - це інтегрований набір інструментів і бібліотек класів для Microsoft Visual Studio.NET і Visual Studio 6.0. Ці набори застосовуються при вирішенні завдань вимірювань і автоматизації. Пакет ZETLab-Studio істотно прискорює процес розробки додатків завдяки підтримці ActiveX елементів і NETоб'ектов, об'єктно-орієнтованих апаратних вимірювальних інтерфейсів, наявності додаткових бібліотек аналізу даних, елементів управління, засобів передачі даних по мережі, потужних графічних бібліотек для представлення даних.

При будь-яких засобах збору даних пакет ZETLab-Studio надає всі засоби розробки високорівневого інтерфейсу програмування додатків (API) в необхідної середовищі розробки.

Пакет ZETLab-Studio містить повний набір функцій аналізу і обробки даних вимірювань. За допомогою ZETLabStudio можна скористатися широким набором таких засобів аналізу і обробки даних, як спектральний аналіз, статистична та цифрова обробка сигналів, фільтрація сигналів і швидке перетворення Фур'є. Якщо аналіз виконується конкретним додатком збору даних, то в файл можна зберегти вже оброблені результати вимірів.

Пакет ZETLab-Studio дозволяє не витрачати місяці на створення професійних графічних призначених для користувача інтерфейсів для програм вимірювання і автоматизації. Для кожного типу вимірювань програма надає призначені для користувача елементи інтерфейсу, які можна при необхідності розміщувати і поєднувати довільним чином для вирішення кожного конкретного завдання. Серед доступних елементів управління є різні кнопки, ручки, повзунки, світлодіоди і вимірювальні прилади. Для представлення результатів аналізу є програми відображення даних в графічному вигляді: в дво- і тривимірній графіці, в полярних координатах, з аналоговим ефектом післясвітіння електронно трубки. Зручна система масштабування графіків, плавне переміщення курсора, збереження графічних даних для звітів в редакторах Excel і Word дозволяють швидко отримувати необхідні результати для подальшого друку. Широкий набір елементів, наявних в ZETLab-Studio, дозволяє здійснювати більш інформативне подання даних в порівнянні з традиційними приладами.

Незалежно від завдання, швидкість виконання програми є найважливішим чинником аналізу даних. Бібліотеки аналізу використовують максимум обчислювальних можливостей персонального комп'ютера. Віртуальні прилади оптимізовані для використання наступних технологій.

  • математичного співпроцесора,
  • розширення для мультимедіа (MMX),
  • процесора для потокової обробки однієї інструкцією масиву цілих чисел (Streaming Single Instruction stream, Multiple Data Stream Extension, SSE1) і чисел з плаваючою комою (SSE2),
  • технології многопоточной обробки (HyperThreading).

Крім того, існують спеціалізовані бібліотеки, що використовують обчислювальні можливості цифрових сигнальних процесорів, встановлених на пристроях АЦП і ЦАП.

Пакет ZETLab-Studio містить передову технологію програмування, яка дозволяє істотно економити час на програмуванні додатків обробки і відображення сигналів. Для кожного етапу вирішення завдань вимірювання і обробки сигналів в ZETLab-Studio реалізовані окремі компоненти. Користувач може компонувати їх у своїй програмі для створення додатків, як в конструкторі. Всі ці «кубікі9raquo; оптимізовані по швидкодією і надійності. Для будь-якого завдання можуть бути підібрані оптимальні апаратні і програмні засоби.

Введення і виведення аналогових і цифрових сигналів проводиться через сервер даних. Він спроектований відповідно до вимог загальнопромислового стандарту для SCADA-систем - OPC. Сервер здійснює підключення до драйверів пристроїв, синхронізацію потоків даних від різних пристроїв введення або виведення, забезпечує одночасне підключення декількох різних типів пристроїв.

Призначена для користувача програма підключається до сервера даних за допомогою однієї команди. Одночасно до сервера може підключатися кілька користувальницьких програм. Дані від АЦП надходять до програми користувача в форматі з плаваючою комою в заданих одиницях вимірювання фізичних величин. Одиниці виміру задаються користувачем. Програма користувача може створювати віртуальні канали, які існують нарівні з фізичними каналами і обробляються іншими програмами так само, як і фізичні канали. Програма користувача може створювати дані для ЦАП і передавати їх через сервер. Сервер працює в режимі реального часу і в режимі читання оцифрованих даних. Причому для користувача програма буде з однаковим успіхом працювати і в реальному режимі, і в режимі читання даних з файлу. При об'єднанні кількох комп'ютерів в одну локальну мережу можна об'єднати потоки даних від серверів даних і таким чином реалізувати розподілену систему обробки сигналів.

Для передачі результатів вимірювань і керуючих команд з однієї програми в іншу служить модуль управління і автоматизації. Призначена для користувача програма теж може підключатися до цього модулю. Використання модуля має на увазі зв'язок між програмами типу «ведущій9raquo; - «ведомий9raquo ;.

Будь-яка програма, пов'язана з вимірами, автоматизацією та управлінням, повинна обробляти оцифровані аналогові дані і цифрові дані. Для спрощення роботи з такими даними використовується бібліотека динамічно компонованих модулів (DLL) обробки сигналів, яка включає в себе програми роботи з масивами даних і оптимізована для процесорів Intel Pentium IV з системою команд MMX і SSE.

Результати обробки можуть бути представлені в графічному вигляді. Все, що вам треба зробити, - це помістити на свою форму графічний елемент ActiveX в потрібному місці і надати йому необхідні властивості: кольору сітки, графіків, написів, типи ліній, кількість відображуваних графіків, кількість точок графіка. Властивості компонентів можна змінювати як на етапі проектування програми, так і в ході виконання програми. Потім, в процесі роботи програми, отримані результати у вигляді масиву необхідно передавати в графічний ActiveX-елемент. Це робиться однією командою. Графічний елемент сам промальовує всі графіки без мерехтіння і «снега9raquo; на екрані. У графічних елементах реалізовано масштабування графіків по всіх осях, пересування курсора і відображення положення курсора. Для цього не треба писати жодного рядка коду, тому що на вимогу користувача програма може зчитувати положення курсору на графіку і виконувати інші дії.

Застосування сучасних комп'ютерних технологій на кожному етапі роботи вимірювальних і автоматизованих процесів дозволяє істотно спростити сам процес вимірювання і управління, підвищити точність і надійність виконання технологічних циклів. Середовище розробки ZETLabStudio дає користувачеві простір для втілення ідей і завдань в багатофункціональні програмно-апаратні комплекси. Застосування автоматизованих засобів розробки користувальницьких додатків дозволяє знижувати час і витрати при вирішенні конкретних завдань.

Темпи розвитку сучасного світу ставлять перед підприємствами-виробниками все більш високі вимоги, що змушують впроваджувати у виробничий цикл останні досягнення ринку високих технологій. Застосування більш ефективних засобів дозволяє досягати оптимальних результатів. Для систем вимірювання, діагностики та автоматизації використання кращих рішень і впровадження останніх розробок дозволяє «тримати планку» на належній висоті. Описана в даній статті середовище розробки ZETLab-Studio повністю задовольняє всім вимогам, що пред'являються до систем автоматизованого проектування вимірювальних комплексів. Інтеграція ZETLab-Studio в уже існуючі процеси не займе багато часу, а результат не змусить себе довго чекати - вже після першого знайомства з програмно-апаратними засобами сімейства ZETLab і принципами побудови призначених для користувача комплексів кінцевий користувач може приступати до створення власної системи. Все, що для цього потрібно, - це постановка задачі і прагнення йти в ногу з часом. А кошти ZETLab будуть в цьому прагненні надійним помічником.

зетлаб

65475 відгуків співробітників

3258 думок професіоналів

Після обробки ми вам передзвонимо!

Дякуємо за терпіння.

Сфера діяльності: Підприємство «Електронні технології і метрологічні системи» (компанія ZETLAB) засновано в 1992 році на базі СКБ ФГУП ВНИИФТРИ, який є найважливішою ланкою в управлінні національною системою забезпечення єдності вимірювань. Власна розробка з

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

27 − = 24