Softwaretechnische Einbindung von Mess- und Stellgliedern einer optischen Strahlführung

Transkript

1 Softwaretechnische Einbindung von Mess- und Stellgliedern einer optischen Strahlführung Vortrag zur Studienarbeit Johann Präffcke

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Mechanischer Aufbau 3. Informations- und elektrotechnischer Aufbau 4. Steuerungssoftware 5. Grafische Benutzeroberfläche 6. Zusammenfassung und Ausblick 2 / xx

3 Einleitung 3 / xx

4 Einleitung Aufgabenstellung Steuerung der optischen Strahlführung 4 Spiegel Fokussierer Absorber Überwachung von relevanten Betriebsparametern 8 Temperaturmessstellen Grafische Benutzeroberfläche Entwicklungsumgebung: Matlab 2009a 4 / xx

5 Mechanischer Aufbau Spiegelkammern Spiegelhalter jeweils 2 LinearSchrittmotoren; Azimut- (φ) und Höhen-Richtung (ϑ) kleinste Einstellung: 5, Spiegel Planspiegel mit Ebenheit ±λ/20 Umlenkung des Strahls um ca / xx

6 Mechanischer Aufbau Absorber ausblenden des hochenergetischen, nicht sichtbaren Bereichs der Strahlung, ca. 99% nur ca. 15% der Intensität des sichtbaren Lichts gehen verloren Lineare Verstellung um ca. ±20mm durch einen Schrittmotor kleinste Einstellung: 0, mm 6 / xx

7 Mechanischer Aufbau Fokussierer Einspeisung des Strahls in die Relaisoptik lineare Verstellung der Optik durch einen Schrittmotor kleinste Einstellung: 7, mm 7 / xx

8 Informations- und elektrotechnischer Aufbau Funktionsweise Feldgeräte als dezentrale Peripherie, gesteuert von lokalen Interfacemodulen Kommunikation über das DESY-eigene Steuerungssystem TINE "Three-fold Integrated Networking Environment" MATLAB-Programmierschnittstelle (API) vorhanden Name Space, Beispiel Instant-Client Tool 8 / xx

9 Informations- und elektrotechnischer Aufbau SPS-System Ethernet-TCP/IP Busklemmen-Controller BC9000 (Fa. Beckhoff) eigene CPU Herzstück einer Einheit aus bis zu 64 Klemmen Schrittmotorklemme Beckhoff KL2541 Schrittmotor + 2 Endlagenschalter mittleres Leistungsfeld bis 200W und bis zu 64-faches Microstepping Speicherung und Auslesen von Einstellungen in Registern z. B. Strom, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Endlagenschalter Temperaturmesssystem Temperaturfühler PT100 4-Leitertechnik DESY-eigenes Bussystem SEDAC ("Serial Data Acquisition") 9 / xx

10 Steuerungssoftware OOP in Matlab (ab Version 2009a) Planung und Entwurf mit gängigen Methoden der Softwareentwicklung use-case Diagramm Klassendiagramm 10 / xx

11 Steuerungssoftware Modellierung in UMLNotation Beispiel: Schrittmotor Klassenname Attribute Konstruktor und Methoden 11 / xx

12 Steuerungssoftware Entwurf der Softwarearchitektur als Klassendiagramm in UML-Notation Alle benötigten Klassen Zusammenhänge zwischen den Klassen Aggregation Vererbung 12 / xx

13 Steuerungssoftware Bis jetzt hat Informationsmodell nur interne Funktionalität Verknüpfung mit Geräten durch TINE über die TINE-API Bereitstellung von entsprechenden MATLAB-Befehlen Einstellung der Stelleinheiten wird über TINE synchron zu Einstellungen im Informationsmodell vorgenommen 13 / xx

14 Grafische Benutzeroberfläche (GUI) Merkmale Übersichtlichkeit Anschaulichkeit Verhinderung von Bedienfehlern Fehlerausgab Beispiel: Spiegelkammer 14 / xx

15 Grafische Benutzeroberfläche (GUI) 15 / xx

16 Zusammenfassung und Ausblick Komponenten liegen als Klassen modelliert vor durch weitere Instanzen beliebig erweiterbar! Umsetzung als multiple document interface ist geplant mitunter auch im Rahmen weiterer Projekte einsetzbar erste Einstellversuche wurden bereits durchgeführt 16 / xx

17 Vielen Dank! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 17 / xx

18 Fragen? Haben Sie Fragen? 18 / xx