Software for simulations of block diagrams

katedra: MTI; přílohy: 1 CD ROM; rozsah: 54 s. (72029 znaků)Práce se zabývá návrhem a implementací simulačního prostředí pro popis kinematických a dynamických modelů. Navržené virtuální modely jsou dále zpracovány vytvořeným programem, který umožňuje simulaci modelu, jeho vizualizaci a následné zpracování vypočtených hodnot. Návrhu simulačního prostředí je věnovaná teoretická část. Vytvořený simulační systém je složen z dvaceti druhů funkčních bloků, z kterých je sestaveno blokové schéma. Každý blok, podle svého typu a definovaných parametrů bloku, realizuje funkci mezi svými vstupními porty a výsledek této operace předává na výstupní porty bloku. Bloky popisují různé matematické operace, mezi které patří sčítaní vstupů, porovnávání vstupů nebo například generovaní obdélníkového signálu. Navržené simulační prostředí obsahuje i rozšiřující bloky pro realizaci vizualizace nebo bloky pro komunikaci se zařízeními typu Programmable Logic Controller (PLC). Bloky jsou propojeny vodiči informací. V teoretické části jsou také popsané použité nástroje při tvorbě programu, stručná charakteristika komunikačního protokolu EPSNET a popis syntaxe souborů pro vstup a výstup dat. Teoretickou část uzavírá informativní přehled jednotlivých typů bloků a jejich funkcí. Praktická část práce se zabývá konkrétní realizací programu. Vytvořený software umožňuje simulaci blokových schémat. Program je navržen pro práci na platformě Windows a obsahuje nástroje pro vizualizaci procesů pomocí pohybu s 3D objekty v prostoru. Aplikace umožňuje znázornění průběhu sledovaných veličin ve formě grafu a uložení do souboru jako obrázek. Hodnoty lze také exportovat do textového souboru pro další zpracování. Program obsahuje rozhraní pro komunikaci s PLC. PLC je možné využít k řízení a sledování virtuálního modelu. Vestavěné rozhraní lze použít i k vzájemnému propojení virtuálního a reálného modelu a k jejich společné kooperaci pro co nejvěrnější nastavení virtuálního modelu. Program lze také využít k prezentaci animací konkrétních situací. Obsahem daného celku je i popis uživatelského rozhraní a nastínění možností programu. V další části následuje popis a návrh důležitých algoritmů. V posledním úseku praktické části jsou popsány dva ukázkové příklady pro usnadnění pochopení práce s programem. První příklad se zabývá pohybem dvou hmotných těles v soustavě pružin a tlumičů. Druhým příkladem je model křižovatky řízené semafory. Semafory je možné řídit pomocí PLC. Na závěr je posouzena vhodnost programu při řešení typických úloh.This work deals with a proposal and an implementation of simulation environment for a description of kinematic and dynamic models. These proposed virtual models are then processed by created program which enables the model´s simulation, its visualization and consecutive calculated values´ processing. The theoretical part is devoted to a proposal of simulation environment. A created simulation system consists of twenty sorts of function blocks which put together a block scheme. According to a block´s sort and defined parameters, each block implements a function among its input ports and then an outcome of this operation passes to the block´s output ports. The blocks describe various mathematical operations such as inputs´ addition, inputs´comparing or rectangular signal´s generating. The proposed simulation environment contains even some spreading blocks for visualization´s realization or blocks for communication with such kind of device as Programmable Logic Controller (PLC). Blocks are linked by an information cell bridge. In the theoretical part there are also described the instruments used for a creation of the program, brief characteristics of communications protocol EPSNET and there is also a description of file´s syntax for an input and an output of data. The theoretical part closures an informative view to particular sorts of blocks and to its functions. The practical part deals with a concrete realization of the program. The created software enables a simulation of the blocks´ schemes. The program is designed to work at a Windows platform and it contains the instruments for a visualization of processes by means of moving with 3D objects in space. The application enables a visualization of a process of monitored quantities into a form of a graph and to save it as a picture to a file. It is also possible to export the values to a text file for some extra manipulation. The program contains interface for a communication with PLC. PLC might be used for controlling and monitoring of a virtual model. The inbuilt interface can be also used for an interconnection between a real and a virtual model and for their co-operation leading to the most devoted virtual model´s setting. It is also possible to use a program for a presentation of an animation of some concrete situations. A content of the given complex is a description of a user interface and an adumbration of program´s possibilities. In the following part there is a description and a proposal of the important algorithms. In the last part of the practical work there are described two examples for a simplification of understanding how to work with the program. The first example deals with a movement of two mass solids in a system of springs and shock-absorbers. The second example is a model of cross-roads controlled by traffic lights. It is possible to control the traffic lights by PLC. At the conclusion it is considered the convenience of the program for solving some typical cases