WLAB SISTEMA DE CONTROL REMOTO EN TIEMPO REAL DE EQUIPOS DE LABORARIO. Autor: Rodríguez de la Rosa, Alicia. Directores: Rodríguez Pecharromán, Ramón. Palacios Hielscher, Rafael. Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas. Resumen La idea de la que parte este proyecto es la de permitir acceder al Laboratorio de Control de la Escuela desde Internet. Las posibilidades que ofrece son enormes, ya que una vez implantado sería exportable a otros equipos conectados y controlados desde un ordenador. Así, mediante el interfaz de una página web, se pueden cambiar parámetros, realizar experimentos, ver o incluso descargar los resultados. No es necesario ningún software adicional, ni licencia de Matlab, únicamente un navegador y conexión a Internet. Descripción del sistema. La página web está hospedada en el servidor del IIT, Instituto de Investigación Tecnológica de la Universidad Pontificia Comillas (http://www.iit.upcomillas.es/wlab) a través de la que se puede acceder a distintos niveles de interacción (experimentos o simulaciones). Es un Laboratorio Remoto, que es una solución más completa que un Laboratorio Virtual, que únicamente permite realizar simulaciones, y no experimentos reales. WLAB proporciona acceso a tiempo real a los equipos físicos del laboratorio, los llamados experimentos, y prácticas simuladas con el ordenador del laboratorio, denominadas simulaciones.
Fig. 1 Página principal de la web Se han implementado cuatro opciones diferentes: experimentos y simulación de los dos equipos disponibles en el laboratorio, cada uno con un formulario que permite al usuario variar los parámetros del experimento. Y son: la velocidad de un servomotor y el nivel de una cuba. Cómo se muestra en el esquema de la figura 2, cuando el servidor recibe los parámetros, los envía el ordenador del laboratorio (usando una unidad compartida) y arranca el experimento (usando una llamada remota con rsh). Una vez que se ha realizado, el ordenador almacena los gráficos y los resultados numéricos del experimento en el disco compartido. Para finalizar, los resultados y las gráficas se devuelven a la web. Fig. 2 Esquema general del proceso del laboratorio remoto
Los experimentos propuestos son de distinta duración: el del servo es rápido y no dura más de 5 segundos, mientras que el de la cuba es lento y requiere varios minutos para completarse. Los experimentos rápidos están implementados de manera que una vez mandados los parámetros, el usuario debe esperar hasta que el experimento se complete para recibir el resultado final (véase la figura 3). Sin embargo, en los lentos se van mostrando los resultados parciales, actualizados cada pocos segundos, para que el usuario pueda ver la evolución y cambiar parámetros en caso de ser necesario. Fig. 3 Resultados de un ensayo con un PID Recursos técnicos: o La página web está hospedada en un servidor de Sun Microsystem bajo Unix (Solaris). Dicha página está programada en HTML/CSS y PHP, y usa ejecuciones remotas para llamar a los scripts de Unix. o El ordenador del laboratorio opera con Windows XP (por requisitos del laboratorio), por lo que fue necesario instalar el módulo Windows Services for Unix (SFU) para que soportara las llamadas remotas desde el servidor web. o Se usa Matlab para todas las simulaciones y experimentos. Pero su interfaz gráfica no está disponible en ejecución remota, sino únicamente la línea de comandos. Además los experimentos que interactúan con los equipos del laboratorio requieren el módulo de Real-Time de Matlab instalado en el ordenador del laboratorio.
WLAB: Real-Time Remote Control System for Laboratory Equipment. Author: Rodríguez de la Rosa, Alicia. Managers: Rodríguez Pecharromán, Ramón. Palacios Hielscher, Rafael. Collaborating Entity: ICAI Universidad Pontificia Comillas. Summary This project is based on the idea of providing access to the University Control Lab via Internet. Although it was implemented in the Control Laboratory, it could be exported to other labs, offering Internet access to virtually any laboratory equipment connected and controlled from a computer. Using a Web-based interface, users can setup parameters for their experiments, execute them and obtain results within the web browser, or even download a file with the resulting data. No additional data acquisition or data processing software licenses (Matlab) are required, since the user just needs a standard web browser. Description of the system WLAB Web Pages are hosted in the web server of the Institute of Research in Technology, Universidad Pontificia Comillas (http://www.iit.upcomillas.es/wlab) providing access to several systems with different levels of interaction (experiments or simulation). A Remote Access Laboratory, which allows users to interact with real equipment via the Internet, is a more challenging solution than a Virtual Laboratory, which only provides simulation and not real experimentation. WLAB provides real-time access to physical equipment, called "experiments", and virtual testing in which the computers of the lab perform numerical computations, called "simulations".
Figure 1 WLAB main web page Four different options have been implemented: experiment and simulation of two systems available in the laboratory (servo and water level control). Each of these options provides a form where the user introduces the parameters of the experiment. As shown in the scheme of figure 2, when the parameters are received at the server, they are sent to the PC located in the lab (using shared discs) and the experiment is started (using rsh remote calls). The PC performs the experiment according to the provided parameters and stores the graphical and numerical results in the shared disc. Finally the results are sent to the user within a web page generated in the web server. Figure 2 General scheme of the remote lab The proposed experiments are of different duration; the one with the servo is fast and takes roughly five seconds, while the water level experiments is slow and requires several minutes
to complete. Fast experiments are implemented in such a way that after sending the parameters, the user must wait until the experiment is completed before receiving the final results (see Figure 3). On the other hand, during slow experiments partial results are displayed from time to time to provide feedback of the process, and it is possible to modify parameters while the experiment is running. Figure 3 Results of an experiment using PID control Technical resources Different technologies have been used to develop the system: The web pages are hosted in a Sun Microsystem server running unix (solaris) and apache. These pages are programmed in HTML/CSS and PHP, and they use remote execution to call unix scripts. The PC located in the lab is running Windows XP (laboratory requirement) so it was necessary to install the module Windows Services for Unix in order to support remote call form the web server. Matlab is used to run all simulations and experiments. But the graphical user interface could not be used since remote system calls require single-line commands. Moreover, experiments that interact with laboratory equipment must use Matlab real-time module because real-time execution is required to perform control.