ZČU
Řídicí systém REX - nástroj pro vnořené řízení
Naše skupina se mimo jiné zabývá výzkumem a vývojem pokročilých algoritmů, podpůrných a diagnostických nástrojů i kompletních programových řešení pro přímé řízení dynamických systémů v reálném čase.
Naším cílem je překlenout propast mezi rychle se rozvíjející teorií automatického řízení a současným stavem průmyslové praxe, a dosáhnout tak vyšší kvality řízení procesů a strojů , která téměř vždy vede k pozitivním ekonomickým důsledkům.
Vycházíme přitom ze skutečnosti, že důmyslnost a kvalita řídicího algoritmu není v současnosti limitována hardwarovými prostředky, ale vlastnostmi užívaného návrhového systému. Pouze kvalitní návrhový systém s grafickým konfigurátorem řídicí strategie, s inteligentními zabudovanými algoritmy a s možností předběžné simulace může spolehlivě vést k dokonalému výsledku.
Naše strategie spočívá ve využití (napodobení) globálně rozšířeného produktu Matlab Simulink, který je dobře znám všem mladším inženýrům v oboru regulace. Tento léty prověřený systém má mnoho výborných vlastností, avšak standardně zabudované funkční bloky ("učebnicové algoritmy") nejsou většinou vhodné pro realizaci průmyslových řídicích systémů. Například blok PID regulátoru nemá zabudované funkce, zabezpečující správnou funkci regulátoru při saturaci výstupu (antiwind-up), bezrázové přepínání režimů MAN/AUT, bezrázovou změnu parametrů regulátoru, automatické nastavení parametrů, atd. Dalším nedostatkem programu Simulink z hlediska praxe je skutečnost, že navržené schéma funkčních bloků nelze snadno přenést na cílovou platformu s jazykem C nebo C++. Konečně, nezanedbatelnou nevýhodou je též cena Simulinku pro průmyslové užití.
Všechny výše uvedené nedostatky odstraňuje námi vyvinutý programový systém REX, který se uživateli jeví jako Simulink, ale není to Simulink. Oproti Simulinku má REX mnoho dalších užitečných a nezbytných vlastností systému pro průmyslové užití. Systém REX je naše vlajková loď. Na jeho bázi lze tvořit nejrůznější řídicí systémy, podpůrné a diagnostické nástroje na různé platformy s překladači jazyka C a C++, od jednoúčelových desek pro vnořené řízení s jednoduchou exekutivou reálného času, PLC s operačními systémy Windows CE, Windows XP Embedded, RT Linux až po procesní stanice se standardními operačními systémy (Windows NT/2000/XP/Vista/7, Linux, VxWorks, PharLap, apod.). Jako I/O zařízení mohou být použity zásuvné nebo USB I/O karty a moduly, PCI karty či libovolné zařízení komunikující pomocí standardů CAN, EtherCAT, Ethernet Powerlink, Modbus TCP/IP, Modbus RTU, OPC Data Access a RS 232.
Systém REX tvoří základ úspěšného programu RexTune pro automatické seřizování průmyslových regulátorů.
REX Lib
Knihovna funkčních bloků RexLib obsahuje více než 130 bloků použitelných v Simulinku i v REXu určených pro průmyslové řízení technologických procesů, strojů, manipulátorů a robotů. Podle oblasti použití jsou bloky rozděleny do několika skupin, z nichž pro použití v systému Matlab-Simulink jsou nejzajímavější následující:
- GenLib: Generátory vstupních signálů
- RegLib: Bloky pro průmyslovou regulaci. Tato nejrozsáhlejší podknihovna obsahuje mnoho variant průmyslových regulátorů, kompenzátorů, selektorů, modelů řízených soustav apod. Nejzajímavějšími bloky jsou blok PIDMA (PID regulátor s vestavěným momentovým autotunerem), PIDAT (PID regulátor s vestavěným reléovým autotunerem), PSMPC (Prediktivní regulátor typu pulse-step), SC2FA (Blok pro tlumení vibrací s autotunerem), ZV4IS (Tvarovací filtr pro tlumení vibrací), FLCU (fuzzy regulátor).
- LogicLib: Bloky pro kombinační a sekvenční logiku
- SpecLib: Speciální bloky: univerzální programovatelný blok REXLANG v jazyku, který je podmnožinou jazyka C a blok RDC pro výměnu dat mezi dvěma Simulinky (i na různých počítačích) nebo mezi Simulinkem a REXem.
Typické platformy řídicího systému REX
WinPAC 8x společně se systémem REX vytváří velmi levné komplexní řešení pro cílové real-time aplikace i pro výuku automatického řízení v laboratořích. Díky podpoře průmyslových komunikačních standardů (OPC,TCP/IP) je to ideální řešení pro tvorbu vzdálených a virtuálních laboratoří. Hardware lze libovolně konfigurovat a rozšiřovat použitím různých I/O modulů. Více informací o platformě WinPAC lze nalézt na stránkách ICPDAS (výrobce). Další používané platformy jsou shrnuty v následující tabulce.
