A virtual electric drive for offline configuration

Abstract

Virtual electric drive is a PC program that models the high level functionality of the embedded control system of an electric drive. The intended purpose of the virtual electric drive is to enable offline configuration of electric drives and related systems by connecting it to existing commissioning tools on a PC and using them to create the desired configurations. Ultimately, the goal of this paper is to present a plan for creating a virtual electric drive and to assess its viability.

Various virtual embedded systems presented in literature sources are examined, and a survey of the environment, in which the electric drive is to be developed, is compiled. Based on the findings of these studies the potential applications of a virtual electric drive are determined and a suitable implementation method is selected. The selected method is based on a virtual machine that emulates the API of the firmware application, which is a part of the embedded control system of the electric drive.

A plan for implementing a virtual electric drive is devised based on the gathered information. The plan outlines the structure of the virtual electric drive and specifies methods for implementing its subsystems. Furthermore, it determines which parts of the functionality of the virtual electric drive can be implemented using the emulated firmware and which parts need to be implemented by the virtual electric drive itself. The viability of the implementation plan and the characteristics of the embedded software are studied through a set of practical surveys. These assessments confirm that all of the required functionality is included in the part of the source code of the embedded system that is available for the development of the virtual electric drive. Additionally, none of the issues that were encountered are found to prevent the realization of the presented plan.

Tässä diplomityössä tutkitaan todellisen sähkökäytön ohjausohjelmiston korkean tason toiminnallisuutta PC-tietokoneella mallintavaa virtuaalista sähkökäyttöä. Virtuaalisen sähkökäytön tavoitteena on mahdollistaa sähkökäyttöjen erityyppiset offline-konfigurointitoimenpiteet käyttäen olemassa olevia sähkökäyttöjen käyttöönottotyökaluohjelmia. Tämän työn lopullisena tavoitteena on laatia suunnitelma virtuaalisen sähkökäytön toteuttamiseksi ja arvioida sen toteutuskelpoisuutta.

Työssä tutkitaan kirjallisuudesta löytyviä virtuaalisia sulautettuja järjestelmiä ja laaditaan kartoitus toteutusympäristöstä, jossa virtuaalisen sähkökäytön on tarkoitus toimia. Näiden perusteella määritetään virtuaalisen sähkökäytön potentiaaliset sovelluskohteet ja valitaan ominaisuuksien vertailun perusteella sen toteuttamiseen parhaiten soveltuva toteutusmenetelmä. Valittu menetelmä on API-rajapintaa emuloiva virtuaalikone, joka suorittaa osaa todellisen sähkökäytön sulautetusta ohjelmistosta PC:lle käännettynä.

Tutkimusten perusteella laaditaan valittua toteutusmenetelmää käyttävä virtuaalisen sähkökäytön toteutussuunnitelma, jossa kuvataan virtuaalisen sähkökäytön rakenne ja eritellään sähkökäytön eri osajärjestelmien toteutustapaa. Suunnitelmassa jaotellaan toiminnallisuutta virtuaalisen sähkökäytön ja sen suorittaman sulautetun järjestelmän osan kesken. Lisäksi määritellään virtuaalisen sähkökäytön käyttöliittymän toiminnallisuus.

Suunnitelman realistisuutta ja sulutetun ohjelmiston ominaisuuksia tutkitaan kokeellisten selvitysten avulla. Selvityksillä saadaan varmistettua, että kaikki virtuaalisen sähkökäytön toteuttamiseksi tarvittava toiminnallisuus on saatavilla. Lisaksi saadaan varmistettua, ettei suunnitelman toteuttamiselle ole periaatteellisia esteitä, joten sitä voidaan käyttää virtuaalisen sähkökäytön kehityksessä. Kokeellisissa selvityksissä vastaan tulleisiin ongelmiin esitetään myös mahdollisia ratkaisuja ja esiin nostetut ongelmat voidaan huomioida virtuaalista sähkökäyttöä kehitettäessä.