Układ sterowania …

Projektując układ sterujący stanowiskiem laboratoryjnym założono, że nadrzędnym modułem nie jest komputer tylko pulpit manualny. Posiadał on odpowiednie przełączniki, które po odpowiednim ustawieniu (trzy stany: wyłączone, załączone, sterowane przez komputer) pozwalały przejąć kontrolę komputerowi nad sterowaniem stanowiskiem laboratoryjnym, przekazując mu pełna kontrolę lub tylko kontrolę nad niektórymi modułami. Przyjęcie takiego schematu działania układu sterującego wynikało z tego, że stanowisko laboratoryjne powstawało etapami. Po każdym etapie dodawano kolejny submoduł do układu sterowania manualnego. I tak powstały cztery panele (rys. 65): zasilanie, sterowanie pomiarem ciśnienia hydrostatycznego, sterowanie układem zasilania w wodę kolumny pomiarowej, sterowanie poziomem powierzchni swobodnej w kolumnie pomiarowej. Jedynym układem autonomicznym niezależnym od układu sterowania był moduł pomiaru wydatku masowego.

  Rys. 65. Fotografia przedstawiająca moduł sterowania manualnego w trzech profilach.

Po zakończeniu budowy stanowiska pomiarowego w pierwotnej postaci, jeszcze przed wprowadzaniem jakichkolwiek modyfikacji w jego funkcjonowaniu, przystąpiono do realizacji przejęcia kontroli na stanowiskiem pomiarowym przez komputer. Zdano sobie sprawę, że nie jest możliwe prawidłowe wykonanie pomiarów bez realizacji sterowania przez komputer. Jedna pomyłka w sterowaniu manualnym i cała seria wykonanych pomiarów byłaby bezużyteczna, co dopiero po analizie zarejestrowanych danych mogło się ujawnić.

  Rys. 66. Schemat działania modułu sterowania.

Urządzenie µDAQ-Lite (rys. 67) firmy Eagle Technology (http://  www.eagledaq.com) połączone poprzez port USB z komputerem, pełni w układzie sterowania dwie funkcje ‘wejścia’ (8 wejść analogowych o rozdzielczości 12 bit, 8 wejść cyfrowych) i ‘wyjścia’ (2 wyjścia analogowe o rozdzielczości 12 bit, 8 wyjść cyfrowych). Funkcja ‘wejścia’ rejestrowała zdarzenia pojawiające się w trakcie realizacji danego pomiaru oraz dane z urządzeń pomiarowych, które to informacje następnie bez jakiejkolwiek obróbki przesłane były do komputera. W komputerze autorski program MIKRODAQLITE analizował zebrane dane i na podstawie ich wysyłał odpowiednie rozkazy do modułu µDAQ-Lite, który dalej po przez funkcję ‘wyjścia’ przesyłał je do demultipleksera (rys. 67). Demultiplekser rozkodowywał rozkaz i realizował zadanie nim przesłane. Opisane powyżej funkcjonowanie modułu sterowania zostało schematycznie przedstawione na rys. 68.

Rys. 67. Zdjęcie przedstawia demultiplekser (lewa część zdjęcia) oraz urządzenie µDAQ-Lite.

  Rys. 68. Zrzut ekranu programu MIKRODAQ-LITE.

Program MIKRODAQLITE autor niniejszej rozprawy napisał w języku programowania Delphi [Teixeira i Pacheco (1999), http://  www.eagledaq.com].

Przyjął koncepcję niepisania programu gotowego realizującego jedno określone zadanie tylko w postaci tzw. interpretera poleceń, czyli programu komputerowego, który analizuje kod źródłowy programu (skrypt), a przeanalizowane fragmenty wykonuje. Program w języku interpretowanym nie jest kompilowany, lecz jest przechowywany w postaci kodu źródłowego i dopiero podczas uruchomienia wczytywany, interpretowany i wykonywany przez interpreter języka (np. PHP – skryptowy język programowania zaprojektowany do generowania stron internetowych w czasie rzeczywistym).

Program MIKRODAQLITE został podzielony na cztery obszary (rys. 68):

1. Układ bezpośredniego sterowania modułami stanowiska laboratoryjnego. Składał się z 32 niezależnych przycisków. Mimo, że urządzeniem µDAQ-Lite posiadało 8 wyjść cyfrowych umożliwiających zastosowanie aż 256 niezależnych przycisków, to z uwagi na zastosowane dwóch demultiplekserów w postaci układu scalonego UCY 74154 fizycznie zostało ograniczone do liczby 32. Do każdego przycisku przypisana była instrukcja umożliwiająca jego uaktywnienie lub zablokowanie.

2. Układ rejestracji informacji przesyłanych ze stanowiska pomiarowego. Składał się z 16 pól odpowiadających 8 wejść analogowych i 8 wejść cyfrowych. Z tych danych można było korzystać wewnątrz programu między innymi np. w przypadku instrukcji warunkowych.

3. Obszar graficzno–tekstowy umożliwiający przedstawienie w postaci graficznej informacji przesyłanych ze stanowiska pomiarowego oraz wyświetlenia fragmentu kodu źródłowego z informacją co aktualnie było wykonywane.

4. Obszar funkcyjny umożliwiający wykonywanie określonych zadań: a. Start, Pausa, Stop, itp.

b. Osiem przycisków ‘Program’ realizujących dane zadanie wiersz po wierszu w jednym takcie wewnętrznego zegara programu.

c. Osiem przycisków ‘Pętla” przy czym każdy wiersz był wykonywany w oddzielnym takcie zegara wewnętrznego programu. Po zrealizowaniu zadania z ostatniego wiersza w następnym takcie wykonywana była instrukcja z pierwszego wiersza. Pętla była wykonywana tak długo, aż nie wystąpiło odpowiednie zdarzenie wykryte przez instrukcję warunkową umożliwiającą przekazanie sterowania do innego programu lub pętli.

Program MIKRODAQLITE może pracować w trzech trybach:

1. Tryb etykieta – umożliwiał definiowanie etykiet przyporządkowanych do odpowiednich przycisków,

2. Tryb edytuj – umożliwiał stworzenie oraz edycję skryptu przypisanego do danego przycisku. Umożliwia ponadto zdefiniowanie jakie dane muszą być zapisywane na dysk.

3. Tryb skrypt – umożliwiał po wciśnięciu przycisku ‘Start’ uruchomienie interpretera poleceń.

  Rys. 69. Przykład skryptu Rozkład ciśnienia.Gpr realizującego pomiar rozkładu ciśnienia w funkcji wydatku przepływu. Składa się on z wielu folderów realizujących określone zadanie. Natomiast każdy

plik składa się z oddzielnego niezależnego skryptu np. Pętla01.Txt.

Taka modułowa konstrukcja programu sterującego praca urządzenia µDAQ-Lite, scharakteryzowana powyżej, umożliwiała łatwą adaptację do różnych zadań w trakcie wykonywania pomiarów. Wszystkie skrypty o rozszerzeniu *.Txt przypisane do odpowiednich przycisków oraz ustawienia pracy programu MIKRODAQLITE były zapisywane w oddzielnych katalogach (folderach). Przez nazwę katalogu można było odwoływać sie do danego programu realizującego zaprogramowane zadanie np. ustawienie wysokości powierzchni swobodnej w kolumnie pomiarowej. Dodatkowo program MIKRODAQLITE umożliwiał zgrupowanie nazw katalogów w postaci oddzielnego skryptu z rozszerzeniem *.Gpr. Uruchomienie takiego skryptu pozwalało na wykonanie bardziej złożonych zadań (rys. 69).