Nasazení jednočipových počítačů pro sběr dat a řízení

Jiří Czebe

Master's thesis

Deployment of Single-chip Computers for Data Collection and Control

Abstract:

Diplomová práce se zabývá využití jednočipových počítačů pro sběr dat a řízení. Cílem je navrhnout obecný řídicí systém, který se bude snadno používat a rozšiřovat dle potřeby na další laboratorní úlohy. Výkonnost celého řídicího systému je limitovaná použitým MCU (PIC 16F873A) a jeho periferiemi (2xPWM, 5xA/D,…). Hlavním úkolem MCU je komunikovat s vyšší úrovní a implementovat požadované akce na řízenou soustavu, společně se sběrem dat. Komunikace mezi jednotlivými MCU (Slave) a PC (Master) je zajištěna sériovým rozhraním (RS232, RS422, RS485). Samotná úloha se skládá z obecné jednotky MCU a rozšiřující desky. Inicializace MCU proběhne dle potřeby (zvolené laboratorní úlohy) z řídicího systému (pro opětovnou inicializaci je třeba provést reset MCU). Vše je řízeno a monitorováno z SCADA/HMI systému napsaném v programu Control Web. Aplikace je dostupná přes webový prohlížeč, či v lokální síti laboratoře. Pro vybrané úlohy, je implementováno řízení z vyšší (PID či 2 polohová regulace), či z nižší úrovně (algoritmus PID v MCU). Je možné provést identifikaci vybraného systému (přechodová, frekvenční, statická charakteristika) a veškerá naměřená data jsou automaticky uložena v adresáři aplikace. Pro lepší orientaci v systému je pro studenta vytvořena nápověda k jednotlivým částím programu, spolu s odkazem na katedrální stránky s odpovídajícím obsahem teorie k dané problematice.

Abstract:

The thesis deals with the usage of single-chip computers for the collection of data and control. The aim is to design a general control system, which is easy to use and easy to implement for other laboratory tasks. The performance of control system is limited by the performance of used MCU (PIC 16F873A) and its peripherals (2xPWM, 5xA/D…). The main task of MCU is communication with upper level and implementation of required control action together with data collection. Communication between control system (PC) and MCU is provided by serial interface. In the first step control system defines initialization of MCU (reset needed) for desired laboratory task then continues with the control application. Everything is controlled and monitored from SCADA/HMI system called Control Web. The application is accessible via Internet browser in the local network. Control is implemented from upper level (PID, on-off control) or from a lower level (algorithm of PID is in MCU unit). The student can identify the current system by step response, frequency response or create static characteristic. The application automatically stores every measured data into a local directory of the app. For better understanding of app is also include help with tips (how to use) and references (theory of current problematics).

Keywords

zpracování dat, programování v jazyce C, komunikační rozhraní, zpracování signálu, USART, SPI, I2C, USB, PIC, CORTEX, AVR, SCADA/HMI

Keywords

data processing, programming in C, communication interface, signal processing, USART, SPI, I2C, USB, PIC, CORTEX, AVR, SCADA/HMI

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2015
• Supervisor: Jaromír Škuta
• Reader: Tomáš Sysala

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme / field:
Strojní inženýrství / Automatické řízení a inženýrská informatika