8 Grafické rozhraní softwaru
8.4 Program VisuCtrl
VisuCtrl ovládá velké množství parametrů a prvků, které slouží ke správnému chodu vizualizace (runtime). Má vliv na omezení uživatele, ale i na správu vrstev, vyskakovacích oken, stran a celé vizualizace. Přehled funkcí vizualizace je popsán v následujících bodech:
• zamykání a odemykání přístupu k ovládání objektů (omezení uživatele),
• zobrazování vyskakovacích oken (MsgBox),
• zobrazování Alarmových oken po chybách při obsluze,
• vynucené změny stran (např. po TotalStop nebo chybě na modulu X20MM),
• zobrazování stavu stroje na úvodní straně,
• ovládání LED diod na panelu,
• správa změn textů a popisků,
• správa času, jazyků a kalibrace obrazovky,
• správa informační strany P11_Info o stroji TUL_CNC.
Program VisuCtrl řídí velké množství funkcí a operací, tomu odpovídá komplexní víceúrovňová struktura. První úroveň datové struktury je popsána v Tab. 31. Některé části struktury VisuCtrl dosahují až čtyř úrovní, jejich podrobnější popis je v deklarační části programu.
Stavový automat VisuCtrl (viz příloha A.8) se skládá z malého množství stavů. Řídí především řádné zamykání a skrývání objektů a řádný chod vizualizace. Většina operací se vykonává v samotném stavu VISU_WAIT, některé i jen v programu mimo stavový automat (ovládání LED diod, správa času). Stavy automatu jsou popsány v Tab. 32. Ve stavovém automatu VisuCtrl chybí stav typu Error, protože automat musí být neustále aktivní a přístupný k ovládání nezávisle na chybách systému.
Tab. 31: Datová struktura VisuCtrl
Struktura Popis
Runtime viditelnost a zamykání objektů, skupin, vrstev a stran Setting hlavní nastavení vizualizace (strany, jazyk)
MsgBoxCMD příkazy ve vyskakovacích oknech Text vypisování proměnných textů Time parametry pro správu času
CMD příkazy pro obsluhu stran P11_Info a P30_Visu_Settings Signals signály pro řádné řízení VisuCtrl
Tab. 32: Stavy automatu VisuCtrl
Stav Popis
VISU_WAIT čeká na příkazy z jiných stavových automatů
VISU_UCM zamykání/odemykání objektů během manuálního řízení VISU_START_ACK vyskakovací okno při chybě referování, čeká na potvrzení VISU_LIMIT zamykání/odemykání objektů po najetí na koncový spínač VISU_INIT inicializační stav
Záv ě r
Výsledkem diplomové práce je plně funkční software pro řízení až šestiosých polohovacích zařízení. Software MACOS umožňuje obsluze stroje ovládat více typů manuálního řízení a zároveň řídí inicializaci stroje a řeší chyby, které mohou nastat při obsluze stroje. Software lze ovládat na libovolném typu dotykového ovládacího panelu o úhlopříčce 10,4“ s rozlišením 640x480. MACOS podporuje standard PLCopen, měl by tedy být schopen řídit všechny typy PLC, které tento standard podporují.
Při vývoji softwaru nastalo mnoho různých typů problémů. Některé byly způsobeny nedostatečnými možnostmi vývojového prostředí, především v oblasti vizualizace a vývoje grafického rozhraní. Další problémy vznikaly při změnách a přidáváním nových požadavků do již funkčně vytvořených částí softwaru. Největší byla změna konceptu řízení stroje v době, kdy již všechny stavové automaty byly uzpůsobeny jinému konceptu. Starý koncept fungoval na principu, ve kterém nebylo možné řídit žádnou část stroje, pokud byla porucha na jednom pohonu. Nový koncept již umožňuje řízení všech funkčních pohonů stroje nezávisle na poruše ostatních.
Implementace nového konceptu měla minimální vliv na zbylé části softwaru. Každý stavový automat řeší vlastní přidělenou část a lokální změny mají minimální vliv na fungování ostatních stavových automatů. To vypovídá o dobrém rozvržení programu a o kvalitě navržené globální struktury. Navíc to usnadňuje případné změny či rozvoj softwaru MACOS pro různé typy polohovacích zařízení.
Software ve stávající podobě může být použit v průmyslu. V současné době je softwarem MACOS řízen stroj TUL_CNC. Univerzitní stroj byl využíván jako plotter a frézka. Také se na něm zkoušelo řezání laserem a tkaní nanovláken. Software může být použit i pro další aplikace např. pro obráběcí a šicí stroje.
MACOS lze dále vyvíjet v rámci dalších bakalářských nebo diplomových prací. Jejich obsahem by mohlo být rozšíření funkcí CNC jádra, vylepšení strany zobrazení (viz Obr. B.12), vývoj uživatelských úrovní přístupu k ovládání softwaru nebo návrh a implementace 3D tisku.
Literatura
[1] MEJDR, František. Univerzální CNC systém. Liberec, 2013. Diplomová práce.
Technická univerzita v Liberci.
[2] AUTOMATION, B&R. Controls - training text. Austria : [s.n.], 2008. 205 s.
[3] AUTOMATION, B&R. Motion - training text. Austria : [s.n.], 2008. 150 s.
[4] AUTOMATION, B&R. Visualisation - training text. Austria : [s.n.], 2008. 135 s.
[5] JOHN, Kharl-Heinz; TIEGELKAMP, Michael. IEC 61131-3 Programming Industrial Automation Systems: Concepts and Programming Languages,
Requirements for Programming Systems, Decision - Making Aids. 2nd Edition.
NewYork : Springer, 2010. 390 s. ISBN 978-3-642-12015-2.
[6] ŠMEJKAL, Ladislav - MARTINÁSKOVÁ, Marie. PLC a automatizace. 1. díl, Základní pojmy, úvod do programování. 1. vyd. Praha : BEN, 1999. 223 s.
ISBN 80-86056-58-9.
[7] ŠMEJKAL, Ladislav. PLC a automatizace. 2. díl, Sekvenční logické systémy a základy fuzzy logiky. 1. vyd. Praha : BEN - technická literatura,
2005. 207 s. ISBN 80-7300-087-3.
[8] KRATOCHVÍL, Ctirad. Mechatronické pohonové soustavy. Vyd. 2., rozš. Brno:
Vysoké učení technické v Brně, Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky - Centrum mechatroniky FSI, 2008. 236 s. ISBN 978-80-214-3790-6.
[9] RYDLO, Pavel. Řízení elektrických střídavých pohonů. Vyd. 2. V Liberci:
Technická univerzita, 2007. 129 s. ISBN 978-80-7372-223-4.
[10] ŠTULPA, Miloslav. CNC obráběcí stroje a jejich programování. 1. vyd.
Praha : BEN - technická literatura, 2006. 126 s. ISBN 80-7300-207-8.
P ř ílohy
P ř íloha A - Diagramy stavových automat ů
Diagramy stavových automatů zobrazují operace, funkce a principy nejen jednotlivých stavových automatů, ale i jejich vzájemných vazeb a komunikací. Stavové diagramy softwaru MACOS byly zakresleny v programu Visual Paradigm for UML.
P ř íloha B - Grafické rozhraní softwaru MACOS
Tato příloha obsahuje vzhled grafického rozhraní a jednotlivých stran. Také stručně popisuje jejich hlavní funkce a ovládání.
P ř íloha C - Obsah p ř iloženého CD
Součástí diplomové práce je přiložené CD s následujícím obsahem:
• Diplomová práce
o Diplomová_ práce_2014_Martin_Vojíř.doc o Diplomová_ práce_2014_Martin_Vojíř.pdf
o Zadání_diplomové_práce_2014_Martin_Vojíř.doc
• Software MACOS o MACOS.zip
• Příloha A
• Příloha B
• Fotografie stroje TUL_CNC
• Video stroje TUL_CNC
A Diagramy stavových automat ů
A.1 Stavový automat stav ů pohonu podle PLCopen
Obr. A.1:Stavový automat dle PLCOpen
A.2 Stavový automat UC_ACP
Obr. A.2: Stavový diagram UC_ACP
A.3 Stavový automat MC_Start
Obr. A.3: Stavový diagram MC_Start
A.4 Stavový automat UC_Motion
Obr. A.4: Stavový diagram UC_Motion
A.5 Stavový automat UC_Cycling
Obr. A.5: Stavový diagram UC_Cyckling
A.6 Stavový automat UC_Tracking
Obr. A.6: Stavový diagram UC_Tracking
A.7 Stavový automat ErrorHandling
Obr. A.7: Stavový diagram ErrorHandling
A.8 Stavový automat VisuCtrl
Stavový automat VsuCtrl komunikuje s mnoha stavy většiny stavových automatů.
Z nich přichází velké množství podmínek a příkazů, jejichž zápis do stavového diagramu by mohl být nepřehledný. Proto jsou ve stavovém diagramu vypsány jen stavové automaty, se kterými VisuCtrl komunikuje. Zvláštností stavového automatu VisuCtrl je, že pouze přijímá příkazy z ostatních automatů, ale zpět do nich žádné příkazy neposílá. VisuCtrl přijaté příkazy (změny stavu systému) zpracuje a následně se požadované změny zobrazí ve vizualizaci.
Obr. A.8: Stavový automat VisuCtrl
B Grafické rozhraní softwaru MACOS
B.1 Úvodní Strana
Úvodní strana se zobrazí vždy po zapnutí PLC nebo po vypnutí funkce totalstopu.
Slouží především k zapnutí stroje a referování os. Oranžový nápis uprostřed zobrazuje stav stroje.
Obr. B.1: Úvodní strana
B.2 Info strana
Tato strana obsahuje informace o pohonech, PLC a stroje TUL_CNC. Jako celá vizualizace je popis v právě nastaveném jazyce (anglickém nebo českém).
Obr. B.2: Informační strana
B.3 Strana manuálního ř ízení – UC_Motion
Na Obr. B.3 je zobrazena strana manuálního řízení pro tři osy. Na Obr. B.4 je znázorněna limitace ovládání vizualizace v případě, že se osa Z pohybuje hrubým pohybem. Stejná limitace je pro všechny typy pohybů ve všech osách.
V grafickém rozhraní je možné sledovat současnou polohu a rychlost jednotlivých pohonů. Hodnoty aktuálních parametrů jsou zobrazeny číselně a na objektech statusbar.
Na horním je poloha (zeleně) a spodním rychlost (modře).
Obr. B.3: Strana manuálního ovládání
Obr. B.4: Limitace manuální ovládání při hrubém řízení osy Z
B.4 Strana cyklického ř ízení pohon ů – UC_Cyckling
Na obrazovce pro řízení cyklování (viz Obr. B.5) lze mít zobrazené ovládání pouze pro dvě osy současně. V levém horním rohu se dají osy přepínat. Obsluha si může přednastavit cyklování u každé osy zvlášť a pak všechny zastavit nebo zastavit ve společném ovládání. Osy bez nastavených parametrů se nespustí.
Obr. B.5: Strana pro cyklické řízení
Spuštění cyklu opět limituje ovládání vizualizace, ale jen pro pohony, které právě cyklují. Obr. B.6 a Obr. B.7 zobrazují, jak strana pro cyklování vypadá, když cykluje jedna a dvě osy.
Obr. B.6: Limitace cyklického řízení při řízení jedné osy
Obr. B.7: Limitace cyklického řízení při řízení dvou os
B.5 Strana ř ízení trajektorií – UC_Tracking
Obrazovka na Obr. B.8 slouží pro vytváření a řízení trajektorií. V pravé části je již v polích uloženo několik poloh a parametrů trajektorie. Na další index pole se uloží parametry zeleně označené osy. Na této straně funguje limitace už při zapnutí. Uživatel nemůže uložit trajektorii, dokud nenapíše její jméno a nemůže ovládat příkazy pro řízení trajektorie, dokud ji nespustí (Start).
Obr. B.8: Strana pro řízení trajektorií
Výběr programu je ve spodní části obrazovky (viz Obr. B.9), po jeho načtení se přehrají hodnoty v polích v části Program. Pro řízení trajektorie se využívají parametry v polích.
Trajektorie tedy nemusí být uložena a načtena, aby se mohla spustit. Oranžový kurzor označuje právě vykonávaný pohyb v trajektorii. Po startu programu se odemknou tlačítka Stop a Konec. Řízení trajektorie je znázorněno na Obr. B.10.
Po příkazu stop je možnost krokovat trajektorii vpřed nebo pokračovat běžným způsobem. Editovat program trajektorie a spouštět další trajektorie je možné až po dojetí současné trajektorie. Pozastavená trajektorie je zobrazena na Obr. B.11.
Obr. B.9: Výběr uložené trajektorie
Obr. B.10: Vykonávání trajektorie
Obr. B.11: Pozastavení trajektorie
B.6 Strana nastavení zobrazení
Tato strana (viz Obr. B.12 ) není zcela hotová, slouží především k nastavení jazyka, kalibraci dotekové obrazovky a nastavení kontrastu a jasu. Tyto funkce postačují k základnímu nastavení zobrazení obrazovky. Návrh a vývoj sofistikovanějších funkcí zobrazení by mohlo být tématem bakalářského projektu. Především vývoj úrovní přístupu k ovládání softwaru může být zajímavým problémem k vyřešení.
Obr. B.12: Strana pro nastavení zobrazení
B.7 Parametrizace pohon ů stroje – UC_ACP
Parametrizace stroje umožňuje přizpůsobit a doladit některé parametry pohonů za chodu softwaru. Parametry pohonů se mohou nastavit, jen pokud nejsou napájené (Tlačítko Power je vypnuté). Nastavení parametrů nemá žádné omezení, obsluha by měla vědět, jaké má stroj limity.
Obr. B.13: Parametrizace pohonů stroje
B.8 Strana s historií alarm ů
Strana zobrazuje chyby a alarmy při obsluze. Uživatel má v případě poruch v systému i programu možnost teplého restartu PLC.
Obr. B.14: Strana historie alarmů a chyb
B.9 Strana modulu X20MM
Strana obsahuje signální obdélníky, které označují stav elektrických parametrů modulu X20MM. Zelená barva označuje, že limity jsou v pořádku. Červená se rozsvítí při jejich překročení. Pro potvrzení a odstranění stačí použít příslušný příkaz Zruš. V případě, že chyba v ose přetrvává, lze zaškrtnout ignorování chyb. Díky tomu je možné ovládat osy, které nejsou v chybě.
Obr. B.15: Strana se stavem modulu X20MM4456