По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.9 DOI:10.33920/pro-2-2106-04

Цифровые технологии индустрии 4.0 для сбора и контроля данных

Юдачев С. С., канд. техн. наук, доцент, декан РТ-факультета, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Монахов П. А., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: monakhovp99@mail.ru
Гордиенко Н. А., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: gordienkona@student.bmstu.ru

В данной статье описана попытка создания программного обеспечения LabVIEW с открытым исходным кодом, эквивалентного программному обеспечению для сбора и управления данными. Предлагаемое решение использует GNURadio, OpenCV, Scilab, Xcos и COMEDI в Linux. GNURadio предоставляет удобный графический интерфейс. Также GNURadio — это программно-определяемое радио, которое проводит эксперименты на практике с использованием программного обеспечения, а не обычной аппаратной реализации. Блоки для распространения данных, удаления кода с отслеживанием кода и без него создаются с использованием кода зоны нулевой корреляции (ZCZ, комбинация троичных кодов, равная 1, 0 и –1, которая указана в программе). В отличие от MATLAB Simulink GNURadio является открытым исходным кодом, т. е. бесплатным, и концепции могут быть легко доступны обычным людям без большого количества опыта программирования с использованием предварительно написанных блоков. Вычисления могут выполняться с использованием OpenCV или Scilab и Xcos. Xcos — это приложение, которое входит в состав системы математического моделирования Scilab и предоставляет разработчикам возможности проектирования систем в области механики, гидравлики и электроники, а также систем массового обслуживания. Xcos представляет собой графическую интерактивную среду, в основе которой лежит блочное моделирование. Приложение предназначено для решения задач динамического и ситуационного моделирования систем, процессов, устройств, а также тестирования и анализа этих систем. При этом моделируемый объект (система, устройство, процесс) представляется графически своей функциональной параметрической блок-схемой, включающей блоки элементов системы и связи между ними. Драйверы устройств, приведенные в COMEDI, используются для доступа к данным в реальном времени. Мы также представляем улучшенный графический пользовательский интерфейс на основе PyGTK для GNURadio. Ключевые слова: GNURadio, LabVIEW, Python, система сбора данных.

Литература:

1. I. Arora, K.M. Moudgalya, and S. Malewar. A low cost, open source, single board heater system. In 4th IEEE Int. Conf. on E-Learning in Industrial Electronics (ICELIE), pages 7–12, Pheonix, AZ, USA, 7–10 November 2010. IEEE.

2. I. Arora, K. M. Moudgalya, K. Venkata, V. Chakraborty, R. Rokade, and R. Rakhi. A low cost, scalable, virtual control laboratory. In Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Control and Automation (ICCA), 2011, Santiago, Chile, 19–21 December 2011. COMEDI, 2012. URL http://www.comedi. org/. Seen on 30 April. Policy Committee.

3. Policy on device drivers for procurement of hardware for e-governance. Technical report, Indian Government, 2011. URL http://www. publicsoftware.in/node/3414.

4. GNURadio, 2012. URL http:// gnuradio.org/redmine/projects/ gnuradio/wiki. Seen on 30 April.

5. Python GTK, 2012. URL http:// www.pygtk.org/. Seen on 30 April.

6. K.M. Moudgalya and I. Arora. A Virtual Laboratory for Distance Education. In Proceedings of 2nd Int. conf. on Technology for Education, T4E, IIT Bombay, India, 1–3 July 2010. IEEE.

7. Masoud Najafi and Ramine Nikoukhah. Implementation of hybrid automata in scicos. IEEE Int. Conf. on Control Applications, pages 819–824, 2007.

8. NI. LabVIEW, Seen on 30 April 2012. URL http://www.ni.com/labview/.

9. OpenCV.willowgarage.com /wiki/. Seen on 30 April. Scilab, 2012. URL http:// www.scilab.org/. Seen on 30 April.

10. Serial Toolbox, 2012. URL http:// atoms.scilab.org /toolboxes/serial. Seen on 30 April.

Инженерные институты и колледжи в развивающихся странах нуждаются в недорогом решении для приложений сбора данных и управления. Единственные доступные решения являются запатентованными и часто дорогостоящими, по крайней мере для отрасли. В результате студенты, которые обучаются только на программном обеспечении для соблюдения приличий, оказываются «инвалидами» при вступлении в отрасль.

Поскольку требуемая информация о драйверах многих популярных устройств недоступна, приходится полагаться на системы сбора и управления данными о соответствии. Интерфейс устройств управления и измерения проектов Linux [COMEDI, 2012] содержит драйверы для многих популярных устройств и, таким образом, помогает частично решить эту проблему. Осознавая важность драйверов в общественном достоянии, некоторые правительства также начали включать это требование в свою политику закупок [Комитет, 2011]. Наша группа также предпринимала попытки получить доступ к оборудованию с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом [Arora et al., 2010, Moudgalya and Arora, 2010, Arora et al., 2011]. Тем не менее, насколько нам известно, было предпринято не так много усилий, чтобы найти открытый исходный код, эквивалентный полной системе сбора и управления данными, такой как LabVIEW [NI, 2012].

Эта статья посвящена созданию альтернативы с открытым исходным кодом для LabVIEW с использованием GNURadio [2012], Scilab [2012], Xcos [Scilab, 2012], OpenCV [2012] и COMEDI [2012], все из которых являются программным обеспечением с открытым исходным кодом. В то время как некоторые программы, такие как Scilab, могут работать на многих платформах, некоторые другие, такие как COMEDI (Интерфейс контрольноизмерительных устройств), работают только на Linux. По самой природе программного обеспечения с открытым исходным кодом можно интегрировать многие другие программные системы с открытым исходным кодом и еще больше расширить возможности решения, предложенного в этой работе.

Этот документ организован следующим образом. В разделе 2 кратко описывается GNURadio. В разделе 3 рассказывается о том, как мы интегрировали библиотеки и пакеты с открытым исходным кодом в GNURadio. В разделе 4 мы объясняем, как мы взаимодействовали с одноплатной системой обогрева (SBHS) через USB и через Scilab и COMEDI. В разделе 5 сравнивается решение GNURadio с LabVIEW и указываются необходимые улучшения.

Для Цитирования:
Юдачев, Монахов, Гордиенко, Цифровые технологии индустрии 4.0 для сбора и контроля данных. Главный механик. 2021;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: