Phần mềm mô phỏng cho các hệ tự động hóa

Phương pháp sử dụng chương trình đồ họa để mô phỏng phương thức hoạt động hay các sơ đồ hình khối hệ thống thường có mặt hầu hết trong hoạt động sản xuất, các quy trình tự động và các hoạt động thiết kế không gian. Các công cụ phần mềm điều khiển, kiểm tra quá trình hay thiết kế này được thiết lập và mô phỏng dựa trên nền phần mềm công cụ Labview
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phần mềm mô phỏng cho các hệ tự động hóa Phần mềm mô phỏng cho các hệ tự động hóa Hầu hết những thông tin kỹ thuật trong mọi quy trình sản xuất đều được biểu diễn thông qua các chương trình phần mềm mô phỏng. Dưới đây là những thông tin lý thú về vấn đề này. Phương pháp sử dụng chương trình đồ họa để mô phỏng phương thức hoạt động hay các sơ đồ hình khối hệ thống thường có mặt hầu hết trong hoạt động sản xuất, các quy trình tự động và các hoạt động thiết kế không gian. Các công cụ phần mềm điều khiển, kiểm tra quá trình hay thiết kế này được thiết lập và mô phỏng dựa trên nền phần mềm công cụ Labview. Phần mềm này chứa các chương trình mô phỏng theo thuật toán, đồng thời cũng bao hàm bộ công cụ dành riêng cho các hệ PLC và DCS. Ngôn ngữ sử dụng trong hầu hết các chương trình này không giống với ngôn ngữ lập trình viết câu lệnh như Cobol hay C. Tuy nhiên, phần mềm mô phỏng đồ họa có nhiều lợi ích đáng kể và phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động gắn liền với công nghệ thông tin. Thiết kế đồ họa có liên quan đến việc hiển thị, sắp đặt và liên kết hình ảnh thông qua những mảng màu trong chương trình đó. Các hình ảnh này mô tả những thông tin rất phong phú trong chương trình ta đang xét tới. Khi chương trình mô phỏng được hoàn tất thì các biểu đồ có thể diễn giải và biên dịch thông tin sang chương trình quy chuẩn. Trong đó, các chương trình quy chuẩn này có thể được xử lí thông qua một chương trình thông dụng khác. Ông Christian Fritz là một nhà quản lý chương trình sản phẩm Quốc gia cho ngành điều khiển tự động và ngành cơ điện tử. Ông cho biết: “Những công cụ đồ họa giúp chúng ta hiện thực hóa những ý tưởng của con người thông qua việc mô tả và lập trình điều khiển các hệ thống tự động phức tạp. Từ máy móc cho đến các lớp hệ thống dây chuyền hoạt động của nhà sản xuất (MES), các hệ thống hiện đại tích hợp song song, tất cả đều được thiết kế theo trình tự lặp đi lặp lại và tương hợp với nhiệm vụ của từng bộ phận máy. Việc viết lập trình cho các bước lặp của hệ thống nhằm mục đích mô tả những đặc điểm này trong lĩnh vực phát triển ứng dụng là một vấn đề rất khó khăn”. Ông Dennis Brandl, chủ tịch của tập đoàn Cố vấn BR&L cho rằng chương trình mô phỏng sẽ biểu diễn tất cả các bước chúng ta cần thực hiện trong công việc theo một trật tự nhất định. Chúng ta đã thực hiện được điều này trong một thời gian dài (đặc biệt là trong môi trường sản xuất công nghệ thông tin) tuy nhiên các ngành công nghiệp khác mới chỉ đang trong giai đoạn tiếp cận với vấn đề này. Trong bài báo viết về các chương trình đồ họa mô phỏng từ nguồn báo điện tử Labautopedia, ông Mark F. Russo cho biết: “Nhiều chương trình độc lập có thể xác minh theo từng mức gián đoạn tức thời để tạo ra những câu lệnh cụ thể. Vấn đề bóc tách các chức năng của một hệ thống phức tạp bằng một chương trình độc lập là một mảng nghiên cứu rộng đang dần được triển khai tại các phòng thí nghiệm mới hiện nay”. Phân luồng hiển thị Công cụ sử dụng trong các chương trình mô phỏng đồ họa thường rất đa dạng. Ông Russo cho rằng những khái niệm ẩn chứa đằng sau các công cụ này cũng không kém phần đa dạng, phong phú. Ông đặt ra khái niệm “luồng” để diễn tả ngôn ngữ đồ họa thành ba loại: luồng dữ liệu, luồng vật liệu và luồng điều khiển. Ngôn ngữ dùng trong câu lệnh thường dựa trên thao tác chương trình dữ liệu, do đó chúng ta có thể ẩn các dòng dữ liệu này khi hiển thị. Ông Russo giải thích rằng: “Đối lập với vấn đề trên, luồng dữ liệu chạy ngầm định có thể gây tác động trực tiếp đến dữ liệu cơ sở trung tâm. Các dữ liệu này được lập trình liên kết xuyên suốt với nhau. Bộ điều khiển bên ngoài sẽ có thể ảnh hưởng đến dòng thông tin dữ liệu thông qua chương trình đang hoạt động”. Ông Fritz cũng cho thêm phần mềm LabView NI là một hệ đồ họa mô phỏng chứa các công cụ thiết kế dựa trên thay đổi của dữ liệu. Những công cụ này trừu tượng hóa thông tin dữ liệu ban đầu ở mức độ cao. Nó cũng đòi hổi một thư viện chức năng dữ liệu đầu vào và đầu ra có phạm vi lớn, các bộ kỹ thuật tương tự, dữ liệu truy cập cho các ứng dụng điều khiển thiết bị và máymóc. Luồng hiển thị vật liệu thường tập trung các vật liệu thô và các vật liệu mới trong quy trình sản xuất. Luồng vật liệu nhìn chung không quan trọng đối với các công cụ đồ họa nhưng nó lại rất quan trọng đối với công cụ lắp ráp cho phòng thí nghiệm hoặc các dây chuyền trong công nghiệp. Ông Russo cũng cho chúng tôi biết, khi thiết kế chương trình chuẩn thì các kiểu hiển thị luồng điều khiển chiếm ưu thế hơn nhiều so với công cụ dữ liệu hay công cụ hiển thị vật liệu. Công cụ được sử dụng phổ biến nhất trong nhóm hiển thị này chính là biểu đồ quy trình tiển độ. Một số những phương pháp khác dùng để mô phỏng theo dòng điều khiển là sử dụng biểu đồ trạng thái hay các bảng thông số động. Tổng hợp các thành phần trên của hệ biểu đồ sẽ tạo nên Hệ Ngôn ngữ Đồ họa Hợp nhất tiêu chuẩn. Tuy nhiên ý kiến của ông Brandl lại cho rằng điểm quan trọng thiết yếu trong chương trình mô phỏng chính là mạng lưới Petri, một phương thức hiển thị đồ họa bậc cao. Phương thức này bao gồm cả hình thức mô phỏng đồ họa lẫn mô phỏng thuật toán trong quy trình tổng thể. Hệ mạng Petri trong nhiều năm liền được sử dụng làm mẫu chuẩn và tái tạo lại các mô hình hệ thống đa dạng phức tạp khác nhau, đặc biệt chúng có thể hiển thị các trạng thái hoạt động ngay lập tức như khi được định sẵn trong bộ công cụ ban đầu. Mạng lưới Petri được sử dụng một cách rộng rãi trong hoạt động sản xuất tự động và các hệ thống sản xuất phát triển linh hoạt. Ngoài ra, hệ thống thông tin Simatic hay các phần mềm Siemens dùng trong việc quản lý điều khiển sản xuất đều dựa trên cơ sở mạng lưới Petri. Công cụ hiển thị và tái tạo chuẩn hóa bậc cao là một lớp khác của phần mềm hiển thị. Một nhà quản lý máy móc thiết bị và tự động công nghiệp, ông Tony Len ...