Создание надежных систем управления на базе Интернет

Один клиент, работающий в автомобильной промышленности и занимающийся тестированием изделий, попросил меня спроектировать систему управления для быстродействующей электрогидравлической сервосистемы. Мне была предоставлена полная свобода в вопросе выбора платформы, которая поддерживала бы функционирование контура управления со скоростью 10 000 итераций в секунду, облегчала отладку алгоритма управления и позволяла быстро моделировать графические интерфейсы пользователя.

Модель системы, в которой в качестве аналогового интерфейса для связи с гидравлической системой используется многофункциональная плата сбора данных NI

Я решил сначала использовать настольную версию LabView компании National Instruments на базе быстродействующего компьютера с Microsoft Windows XP. Если бы все прошло гладко, я планировал перейти на более дорогую и более надежную LabView RT (эта платформа включает в себя собственно LabView,модуль LabView реального времени (Real-Time Module) и специализированное компьютерное оборудование, функционирующие совместно).

На рисунке показана базовая модель системы, использующей многофункциональную плату сбора данных National Instruments для организации аналогового интерфейса с гидравлической системой.

Первым шагом при проектировании стало разделение приложения на компоненты, работающие в реальном времени, и прочие компоненты. Сегмент реального времени должен был работать на компьютере, физически подключенном к модулю гидравлики, и быть связанным через Интернет со вторым компьютером, где выполнялся сегмент, не относящийся к реальному времени. В LabView существует механизм под названием Сервер ВП (VI Server), позволяющий виртуальным приборам (ВП) LabView общаться друг с другом дистанционно, по сети.

Использовав функциональность Сервера ВП, я разделил приложение на две части: контур управления в реальном времени и пользовательский интерфейс. Контур управления – это достаточно простой ВП, который собирает данные с датчиков, реализует алгоритм управления и обновляет управляющие сигналы, поступающие на вентиль сервосистемы. Пользовательский интерфейс отвечает за регистрацию сигналов ввода-вывода, отображение данных и оптимизацию управления. Для связи между этими двумя ВП не требуется режима реального времени, поэтому эта связь не блокируется контуром управления. Иными словами, замедление работы Интернет не ухудшает характеристик контура управления реального времени.

При нормально функционирующей сетевой системе следующей задачей становится ее защита от неавторизованных пользователей. Встроенная схема защиты с помощью пароля не обеспечивает достаточный уровень защиты, поэтому я предложил создать виртуальную частную сеть (VPN) между моим офисом и оборудованием клиента. Клиент поддержал эту идею, так как VPN позволяла получить и сторонним сотрудникам компании более надежный доступ к ее компьютерным ресурсам. Мы закупили у Linksys два VPN-маршрутизатора, что позволило относительно просто реализовать VPN-соединение между двумя помещениями.

Успех данной модели показал, что на базе готового оборудования и относительно недорогой версии LabView можно быстро создать модель программного обеспечения для управления быстродействующей электрогидравлической системой. Функциональность Сервера ВП позволила разрабатывать программное обеспечение дистанционно (из моего дома в Айдахо), а VPN-технология обеспечила необходимую защиту сети.

Добавить комментарий

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