Symulatory

Z funkcjonowaniem rozproszonego przewodowego i bezprzewodowego systemu pomiarowo-sterującego związane jest powstawanie opóźnień w transmisji danych od miejsca ich pozyskiwania do miejsca ich wykorzystania w systemie. Znajomość tych opóźnień i konsekwencji z nich wynikających, czyli utrata danych, jest bardzo ważnym zagadnieniem w fazie projektowania tych systemów. Na potrzeby oceny właściwości komunikacyjnych projektowanych rozproszonych przewodowych i bezprzewodowych systemów pomiarowo-sterujących, zwłaszcza tych, w których występują ograniczenia czasowe, opracowano symulatory dla tych systemów pozwalające na weryfikację ograniczeń stawianych zadaniom systemu.

Okno informacyjne symulatora systemów pomiarowo-sterujących z komunikacją przewodową

Okno informacyjne symulatora systemów pomiarowo-sterujących z komunikacją przewodową

Program symulatora rozproszonego systemu pomiarowo-sterującego z komunikacją przewodową wykonano w oparciu o język C z wykorzystaniem środowiska LabWindows/Program symulatora rozproszonego systemu pomiarowo-sterującego z komunikacją przewodową wykonano w oparciu o język C z wykorzystaniem środowiska LabWindows/CVI8.0.1 C for Virtual Instrumentation. Program umożliwia parametryzację modelu systemu dotyczącą węzłów i magistrali komunikacyjnej, symulację rozproszonego systemu pomiarowo – sterującego, ekspozycję parametrów wynikowych symulacji w postaci parametrów liczbowych.

Panel programu wraz z zakładką Węzły/Zadania

Panel programu wraz z zakładką Węzły/Zadania

Do parametryzacji węzłów i zadań przeznaczona jest zakładka Węzły/Zadania. Założono, że maksymalna liczba węzłów w systemie wynosi 16, a maksymalna liczba zadań w węźle wynosi 8. Możliwe jest dodawanie i usuwanie węzłów z systemu, dodawanie i usuwanie zadań, określenie rodzaju zadania (lokalne, pomiarowe, wykonawcze, bufor dedykowany) wraz z parametrami zadań (czas realizacji zadania, ograniczenie czasowe zadania, okres występowania zadania i priorytet zadania w węźle). Możliwa jest również zmiana wszystkich wprowadzonych parametrów węzła. Przewidziano również możliwość sortowania zadań w węźle według rosnących wartości wybranego parametru zadania.

Panel programu wraz z zakładką Zestawienie Zadań W1-W8

Panel programu wraz z zakładką Zestawienie Zadań W1-W8

Zestawienie parametrów zdefiniowanych zadań węzłów prezentowane jest w formie tabelarycznej w zakładkach Zestawienie Zadań W1-W8 i Zestawienie Zadań W9-W16.

Panel programu wraz z zakładką Powiązania komunikacyjne

Panel programu wraz z zakładką Powiązania komunikacyjne

Parametryzację magistrali komunikacyjnej umożliwia zakładka Powiązania komunikacyjne. Możliwe jest ustalenie połączeń pomiędzy wybranym zadaniem pomiarowym dowolnego węzła i wybranym zadaniem wykonawczym innego węzła. Wyboru zadań dokonuje się z drzewa przedstawiającego strukturę systemu. Przy tworzeniu połączeń komunikacyjnych określane są następujące parametry: numer węzła realizującego zadanie pomiarowe i numer zadania pomiarowego, numer węzła realizującego zadanie wykonawcze i numer zadania wykonawczego, liczba bitów przesyłanych podczas komunikacji. Po prawej stronie zakładki znajduje się okno przedstawiające listę stworzonych połączeń komunikacyjnych wraz z ich parametrami. Program umożliwia stworzenie do 128 połączeń komunikacyjnych. Możliwe jest usuwanie połączeń z listy. W zakładce tej ustawiana jest również szybkość transmisji. Mając na uwadze możliwość rozbudowy symulatora o inne techniki komunikacyjne (master – slave, token – passing) ) przewidziano również element do wyboru sposobu dostępu do magistrali komunikacyjnej.

Panel programu wraz z zakładką Symulacja

Panel programu wraz z zakładką Symulacja

Zakładka Symulacja służy do wizualizacji przebiegu symulacji systemu. Parametrem podlegającym ustawianiu jest czas symulacji wyrażony ilości cykli zegara taktującego. Podczas trwania symulacji na panelu prezentowane są następujące parametry procesu symulacji: liczba zrealizowanych czyli zegara taktującego, procentowy wskaźnik zaawansowania symulacji, wskaźniki zapisu i odczytu wybranych buforów nadawczych i odbiorczych oraz wskaźniki zapisu i odczytu buforów magistrali komunikacyjnej. Przedstawiana jest również lista tworzonych podczas symulacji plików zawierających wartości współczynników dla zadań systemu oraz zarejestrowane opóźnienia.

Panel programu wraz z zakładką Wynik Symulacji

Panel programu wraz z zakładką Wynik Symulacji

Zakładka Wyniki Symulacji służy do prezentacji wyników symulacji w postaci parametrów liczbowych. Parametry liczbowe wyliczane są dla każdego zadania komunikacyjnego i prezentowane w postaci zestawienia tabelarycznego.

Panel modułu programowego Symulator przetwarzania regułowego dla bezprzewodowych systemów pomiarowo-sterujących

Panel modułu programowego Symulator przetwarzania regułowego dla bezprzewodowych systemów pomiarowo-sterujących

Graficzny interfejs użytkownika modułu programowego Symulator przetwarzania regułowego składa się z 3 funkcjonalnych części: Parametry wejściowe, Przebieg symulacji i Podgląd wyników. W części Parametry wejściowe istnieje możliwość ustalenia parametrów czasowych zadań realizowanych przez węzły systemu (czas trwania zadania koordynatora, czas trwania zadania węzła routującego, czas trwania zadania pomiarowego, czas trwania zadania sprawdzenie reguł, czas trwania zadania wykonawczego), parametrów czasowych związanych z zadaniem komunikacyjnym (czas trwania zadania komunikacyjnego, podstawowy okres wstrzymania się węzła przed sprawdzeniem stanu medium komunikacyjnego), ustalenie trybu symulacji (CSMA/CA lub CSMA/CD) i określenie czasu trwania symulacji. Wszystkie parametry poza trybem symulacji określane są w liczbie cykli zegara taktującego model. Także w tej części istnieje możliwość wczytania konfiguracji systemu stworzonej w edytorze reguł (plik z rozszerzeniem .rsp, przycisk Wczytanie reguł) oraz istnieje możliwość wczytania pliku z opisem tras przesłań danych z węzła końcowego do koordynatora (przycisk Wczytanie tras). Przyciski Start i Wyjście służą odpowiednio do uruchomienia symulacji i zamknięcia programu. W części Przebieg symulacji istnieje możliwość śledzenia zawansowania procesu symulacji, wskaźnika zapisu i odczytu bufora nadawczego i odbiorczego wybranego węzła oraz istnieje możliwość obserwacji jak przebiega funkcjonowanie przesłań pomiędzy węzłami pod względem odczytów z buforów nadawczych i zapisów do buforów odbiorczych. W części Podgląd wyników istnieje możliwość podejrzenia zawartości dwóch wybranych plików z zarejestrowanymi podczas symulacji opóźnieniami związanymi z realizacją zadań w poszczególnych węzłach, czy też związanymi z przesłaniami wartości zmiennych z węzła końcowego do koordynatora i z węzła koordynatora do węzła końcowego. Podgląd zawartości plików następuje w formie histogramu wyznaczonego dla zarejestrowanych opóźnień.


Projekt badawczy rozwojowy nr R 01 036 01
Węzły do inteligentnych systemów pomiarowo-sterujących