Laboratório Virtual de Sistema de Controle Via Web em Labview. 1/6

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1 Laboratório Virtual de Sistema de Controle Via Web em Labview "Utilizou-se o Labview 8.6 para criar a VI, uma placa de aquisição da NI e uma webcam para poder acessar e visualizar a planta." - Fernando R. Soares, UNIFEI Universidade Federal de Itajubá O desafio: Acessar e controlar remotamente um determinado processo ou planta por meio de uma comunicação de dados confiável (TCP/IP) e assim proporcionar um sistema de treinamento que possibilite aos usuários acessarem remotamente uma bancada de testes ou ensaios práticos, sem a necessidade de estar em laboratório ou em campo. A solução: Utilizou-se o Labview 8.6 para criar a VI, uma placa de aquisição da NI e uma webcam para poder acessar e visualizar a planta. A interface de rede de comunicação de dados é realizada por meio da ferramenta web publishing tool. O software tem blocos de comandos de escrita e leitura via TCP/IP diretos e confiáveis, além de ferramentas para aquisição e transmissão de imagens via Web, toolkit IMAQ USB. Autor(es): Fernando R. Soares - UNIFEI Universidade Federal de Itajubá Resumo: Este artigo apresenta o desenvolvimento de um laboratório virtual de sistema de controle via Web, onde os usuários podem acessar e visualizar parâmetros de um processo controlado. O acesso remoto é realizado via TCP/IP em uma estrutura servidor-cliente. Também foi integrado ao sistema uma webcam para visualização de imagens da planta a ser controlada. 1 - Introdução O uso de sistemas de controle com acesso remoto é uma tendência que proporciona um meio eficiente de interação entre os operadores e o processo controlado. O usuário pode acessar e visualizar remotamente um determinado processo ou planta. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema simples que reproduza esta tendência. A idéia é desenvolver um sistema de controle que utilize conceitos de comunicação de dados com estrutura cliente-servidor, juntamente com uma planta em escala reduzida que possa ser utilizada como exemplo prático de um sistema de controle. Outro objetivo é proporcionar um sistema de treinamento que possibilite aos usuários acessarem remotamente uma bancada de testes ou ensaios práticos, sem a necessidade de estar em laboratório ou em campo. Neste trabalho a intenção é integrar todos os aplicativos em um único ambiente, facilitando eventuais alterações. Como exemplo de processo a ser controlado será empregado um sistema de posicionamento angular estudado durante nosso curso de engenharia. 2 Desenvolvimento Para este projeto foi adotado o Labview da National Instruments como plataforma de desenvolvimento. Este ambiente é muito utilizado atualmente no meio acadêmico e em indústrias em geral como plataforma de desenvolvimento de sistemas de medidas e prototipagem de aplicativos específicos. Neste ambiente a interface de rede de comunicação de dados é realizada por meio da ferramenta web publishing tool. O software tem blocos de comandos de escrita e leitura via TCP/IP diretos, além de ferramentas para aquisição e transmissão de imagens via Web. Como exemplo de processo a ser controlado será empregado um sistema de posicionamento angular Acesso ao Servidor Neste trabalho definiu-se a utilização dos blocos de comunicação TCP/IP, mas também poderiam ser utilizados outros blocos como o UDP. O TCP/IP é mais indicado quando se quer melhor confiabilidade nas transmissões de dados. Enquanto o UDP apresenta alto desempenho para tráfego, mas não apresenta muita segurança na transmissão dos dados. Na máquina servidora está acoplado o sistema de aquisição de dados. O dispositivo de aquisição (NI DAQ USB-6008 da National Instruments) possui entradas e saídas de interfaces analógicas, na qual está conectado o sistema de posicionamento. Dentro do bloco cliente são enviadas informações de controle que serão processados no servidor e enviados de volta ao cliente. Para o usuário ter acesso ao sistema é suficiente realizar a publicação do painel frontal do aplicativo com as ferramentas do Labview (tools web publishing tool). O acesso ao painel frontal na rede requer que o usuário faça algumas configurações no cliente. Inicialmente se faz a instalação dos plugins para habilitar o web browser. No caso do Internet Explorer foi utilizado o pluginlv86activexcontrol.dll que deve ser copiado para C:\ProgramFiles\InternetExplorer\plugins, e no Mozilla Firefox foi utilizado o pluginnplv86win32.dll que deve ser copiado para C:\Program Files\Mozilla Firefox\plugins, entre outros navegadores. O Run-Time Engine 8.6 é instalado no cliente para poder visualizar o painel frontal [8]. Para acessar o painel frontal da internet, basta liberar as portas no modem, através do port forward, em configurações do modem, no servidor. Também se necessita de um ip real. Além disso, pode acessar esse painel diretamente, digitando o IP real do servidor na máquina do usuário. Qualquer sistema desenvolvido em labview pode ser publicado através da ferramenta no menu tools web publishing tool. Porém sua transmissão de dados não é confiável, podendo ocorrer problemas como perda de sinal. Logo a transmissão e recepção via TCP/IP é a mais indicada onde se quer alta confiabilidade, garantindo assim que o dado seja enviado e recebido adequadamente Web Cam O sistema de aquisição de imagem via webcam foi desenvolvido no próprio Labview por meio de blocos de comandos IMAQ USB. O IMAQ USB é um toolkit, ou seja, é uma ferramenta desenvolvida atualmente pela National Instruments, que permite aos usuários configurar e adquirir qualquer dispositivo de imagem em LabVIEW [1]. A captura das imagens ocorre em tempo real, disponibilizando as mesmas via rede aos clientes. Eventuais atrasos de tempo se devem a alguns fatores, como tempo de processamento da imagem, tipo de webcam utilizada, latência da rede, etc. 3 - Resultados Experimentais A Figura 1 ilustra o desenvolvimento resultante do trabalho proposto. No Anexo encontra-se fotos mais detalhadas do sistema, incluindo as telas de supervisão disponíveis nos módulos cliente-servidor. A publicação da VI (instrumento virtual, no caso o painel 2 - painel de acesso do cliente) está ilustrada nos comandos e nas figuras a seguir. Primeiramente, foi habilitado em options, Web Server Configuration, o servidor web e configurado o endereço de IP (Figura 2). O próximo passo foi à publicação da VI painel 2 utilizando a ferramenta Web Publishing Tool (Figura 3). Com todos os plugins instalados no cliente (plugin do Internet Explorer ou Firefox e o Run-Time Engine), o sistema esta pronta para ser utilizado. 4 - Conclusão Este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de controle via intranet/internet com a supervisão de dados e parâmetros de processos reais, incluindo aquisições de imagens do processo controlado. Foram utilizados recursos que permitiram o desenvolvimento de um sistema de custo reduzido, em relação a sistemas industriais disponíveis no mercado. Dados do processo controlado e parâmetros da malha de controle podem ser monitorados por um sistema de supervisão integrado no aplicativo. Os desenvolvimentos realizados podem ser estendidos a outros processos e plantas de laboratórios da nossa instituição, incrementando a utilização dos mesmos e disponibilizando uma tecnologia que é bem atual em ambientes industriais. Trabalhos futuros podem incorporar técnicas de controle mais elaboradas (controle adaptativo com técnicas de IA, etc.). 5 Referência [1] Imagenes de Cámaras USB en el panel frontal de Labview. Disponivel em: Setembro de [2] Labview Basics II Course Manual, Version 6.0, Edition 2000, part number G-01. [3] Carlos Pazos, Applications Enginner da National.Instruments México Video Labview. Disponível em: 1/6

2 [3] Carlos Pazos, Applications Enginner da National.Instruments México Video Labview. Disponível em: Setembro de [4] Basic TCP/IP Communication in LabVIEW, do site da National Instruments. Disponível em: setembro de [5] Tutoriais Labview IMAQ USB, National Instruments, Imagens de Webcam e câmeras usb com Labview. Disponível em: Setembro de [6] Plugin NI-IMAQ for USB Cameras. Disponível em: Setembro de [7] LabVIEW Run-Time Engine Windows 2000 / Vista x64 / Vista x86 / XP. Disponível em: Setembro de [8] Missing Plugin Error Loading Remote Front Panel. Disponível em: Setembro de Informações do autor: Fernando R. Soares UNIFEI Universidade Federal de Itajubá Brasil Sistema de controle via Web 2/6

3 Web Server Configuration Web Publishing Tool 3/6

4 Painel do cliente publicado na rede Diagrama de blocos do painel Painel Servidor 4/6

5 Painel Servidor Diagrama de blocos do painel Foto do laboratório virtual desenvolvido 5/6

6 Publicação do painel em um site na web Informações legais Esse estudo de caso (esse "estudo de caso") foi desenvolvido por um cliente da National Instruments ("NI"). ESSE ESTUDO DE CASO É FORNECIDO "COMO ESTÁ", SEM GARANTIAS DE QUALQUER NATUREZA E SUJEITO A DETERMINADAS RESTRIÇÕES, COMO ESTABELECIDO DE FORMA MAIS ESPECÍFICA NOS TERMOS DE USO DA NI.COM ( ( 6/6