מחקר זה מתקף יצירה אוטומטית של ממשק משתמש באינטרנט המבוססת על פרוטוקול קישוריות מרחוק (RIP) עם שתי מערכות LabVIEW נפרדות — מודל מאוורר ומודל בקרת מיקום של מנוע זרם ישיר — ומספק הליך הניתן לשחזור לבנייה, רישום, פריסה ובדיקה של שני הדוגמאות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מחקר זה מתקף יצירה אוטומטית של ממשק משתמש באינטרנט המבוססת על פרוטוקול קישוריות מרחוק (RIP) עם שתי מערכות LabVIEW נפרדות — מודל מאוורר ומודל בקרת מיקום של מנוע זרם ישיר — ומספק הליך הניתן לשחזור לבנייה, רישום, פריסה ובדיקה של שני הדוגמאות.
פלטפורמות ניסיוניות מרוחקות מאפשרות גישה למודלי סימולציה מקומיים או להתקנים פיזיים דרך רשת, אך ממשקי קצה (front ends) קונבנציונליים של האינטרנט דורשים בדרך כלל דף נפרד, פריסת בקרים ולוגיקת תקשורת נתונים עבור כל ניסוי, דבר המגדיל את עלויות הפיתוח. עבודה זו מתקפת זרימת עבודה מבוססת ליצירה אוטומטית של ממשק משתמש (UI) באינטרנט מתוך מכשירים וירטואליים (VIs) של LabVIEW באמצעות פרוטוקול תפעוליות מרחוק (RIP), ומספקת פרוטוקול הניתן לשחזור ליישומו. זרימת העבודה בונה LabVIEW VIs המגדירים בקרי קלט ומחווני פלט בלוח הפנים (Front Panel), רושמת כל VI בתצורת שרת ה-RIP, קוראת את המטא-נתונים של המשתנים שהתקבלו, ומייצרת את בקרי האינטרנט ותצוגות הפלט התואמים. Caddy משמש כפרוקסי הפוך (reverse proxy) כדי לאחד את נתיב הקבצים הסטטיים של ממשק הקצה ואת נתיב הבקשות של ממשק התכנות (API) של ה-RIP. זרימת העבודה מוערכת באמצעות שתי מערכות נפרדות: מודל מהירות מאוורר ומודל בקרת מיקום של בקר פרופורציונלי-אינטגרלי-דיפרנציאלי (PID) למנוע זרם ישר (DC). בשני המקרים, דף האינטרנט מזהה את המשתנים החשופים, כותב קלט משתמש אל ה-back end של LabVIEW, קורא פלטי מודל ומייצר את הממשק מתוך המטא-נתונים של ה-RIP. תוצאות אלו מתקפות את אותו תהליך אוטומטי של יצירת ממשק משתמש בשתי מערכות דינמיות שונות ומתעדות את השלבים הנדרשים לשחזורו.
עם פיתוחם של ניסויים מרחוק, הוראה מקוונת וטכנולוגיות האינטרנט של הדברים (Internet-of-Things), אספקת גישה מבוססת רשת למודלי סימולציה מקומיים או למכשירי ניסוי הפכה לכיוון חשוב בפיתוח פלטפורמות ניסוייות1,2,3,4. עבודות אחרונות שילבו עוד יותר מעבדות המצוידות בטכנולוגיות אינטרנט של הדברים עם למידה מבוססת פרויקטים וגישה מקומית או מרחוק, ובכך הדגימו את הפיתוח המתמשך של פלטפורמות ניסוייות גמישות ומרושתות בחינוך הנדסי5. בניסויי מערכות בקרה, משתמשים נדרשים בדרך כלל להתאים פרמטרי קלט בדפדפן ולצפות במצבי פלט בזמן אמת6,7. שיטות קונבנציונליות דורשות בדרך כלל דף רשת נפרד, לוגיקת קישור בקרה וממשק תקשורת נתונים עבור כל אובייקט ניסויי8,9. כאשר המשתנים במודל ה-back-end משתנים, לעיתים קרובות יש לשנות את דף ה-front-end בהתאם, דבר היוצר עבודת פיתוח חזרתית ניכרת ומגביל את ההרחבה המהירה של הפלטפורמה הניסויית.
פרוטוקול קישוריות מרחוק (RIP) מספק שכבת תווכה בין מודלים ניסיוניים של צד-שרת לבין ממשקי משתמש של דפדפנים10,11. בגישה ליצירה אוטומטית של ממשק משתמש המבוססת על RIP, המתוארת בעבודות קודמות, שרת ה-RIP מספק מטא-דאטה עבור כל ניסוי, כולל שמות משתנים, מאפייני קלט/פלט, סוגי נתונים, ערכי מינימום, ערכי מקסימום, דיוק, תיאורים ושיטות קריאה/כתיבה זמינות11. לקוח Web יכול להשתמש במטא-דאטה זה כדי ליצור את אלמנט ה-HTML התואם, כגון תוויות, שדות קלט מספריים, מחוונים (sliders), בקרים בוליאניים ותצוגות פלט, במהלך טעינת הדף או רענונו11. הפרוטוקול הנוכחי אינו מממש מחדש או מגדיר מחדש את מפרט ה-RIP. תחת זאת, הוא משתמש בשירות ה-RIP הקיים בקוד פתוח ובלוגיקת יצירת ממשקי משתמש של המרה ממטא-דאטה ל-HTML המבוססת על RIP כבסיס לתקשור ולייצור הממשק, ומתמקד בבנייה הניתנת לשחזור, ברישום, בפריסת פרוקסי ובאימות של שתי דוגמאות LabVIEW VI.
בהשוואה לפיתוח קונבנציונלי של ממשק אינטרנט מותאם אישית, יצירת ממשק משתמש (UI) אוטומטית מבוססת RIP מפחיתה את הצורך בהטמעה של פריסות בקרה, לוגיקה של קישור משתנים ופונקציות תקשורת בסיסיות כאשר מספר ניסויי LabVIEW חושפים משתני קלט ופלט סקלאריים דומים8,9,10,11. לאחר ש-VI חדש נרשם ומשתניו זמינים לשרת ה-RIP, ניתן להשתמש שוב באותה לוגיקה של קריאת מטא-נתונים ויצירת בקרות כדי לבנות את ממשק האינטרנט הבסיסי10,11. תכונה זו מועילה לפריסה מהירה, להדגמות לימודיות ולפלטפורמות של מעבדות מרחוק הדורשות גישה עקבית למספר ניסויים דומים3,8,9. עם זאת, לממשק המיוצר באופן אוטומטי יש גם מגבלות. הוא אינו מסיק באופן מלא את הקשרים הפיזיים בין המשתנים, אינו קובע אוטומטית מיפויים של תרשימים ואינו מעצב אינטראקציות של בטיחות וויזואליזציה ספציפיות לתחום11. לכן, פיתוח ידני של ממשק אינטרנט נותר מועדף כאשר ניסוי דורש גרפיקה מותאמת אישית במיוחד, זרימות עבודה מורכבות של משתמשים, ויזואליזציה מתקדמת, מנעי בטיחות של חומרה או בוררות כתיבה עבור מספר משתמשים.
זרימת העבודה הכללית של הפרוטוקול מסוכמת ב-איור 1. בזרימה זו, LabVIEW VI מגדיר תחילה את בקרות הקלט ומחווני הפלט הנדרשים בלוח הבקרה (Front Panel). לאחר מכן, ה-VI נרשם ב-RIP Server Configuration על ידי ציון שם הניסוי ונתיב ה-VI. לאחר הרישום, שרת ה-RIP קורא את המטא-דאטה של הניסוי הנבחר ומספק גישת קריאה/כתיבה למשתנים הזמינים. דף האינטרנט ב-XHTML משתמש במטא-דאטה שהוחזר כדי להפיק באופן אוטומטי את בקרות הקלט ותצוגות הפלט התואמות, בעוד ש-Caddy מספק נתיב גישה מאוחד עבור דף האינטרנט הסטטי ונתיבי התקשורת של ה-RIP. מודלים של מאוורר ומנוע זרם ישר משמשים במחקר זה כשתי מימושים של אותה זרימת עבודה. עבור ניסויי LabVIEW אחרים המספקים משתנים סקלריים, מספריים ובוליאניים תואמים, מפתחים יכולים לעקוב אחר אותה זרימת עבודה של בנייה-רישום-פריסה-אימות כדי ליצור ממשק אינטרנט שנוצר באופן אוטומטי, תוך הוספת ויזואליזציה ספציפית לניסוי, לוגיקת בטיחות או טיפול בנתונים מורכבים בעת הצורך.
מאמר זה אינו מציע ארכיטקטורת RIP חדשה או מרחיב את מגוון סוגי הנתונים הנתמכים כבר על ידי RIP. במקום זאת, הוא משתמש ב-RIP כמנגנון התקשורת המקובל ומנגנון יצירת ממשק משתמש (UI) מבוסס-מטא-נתונים, ומתמקד בתיקוף של אותו תהליך עם שתי מערכות LabVIEW שונות, תוך תיעוד פרוטוקול יישום הניתן לשחזור. עבודות קודמות הציגו שיטה בסיסית ליצירה אוטומטית של ממשק משתמש רשת המבוססת על מטא-נתוני RIP, והשתמשו בניסוי במנוע סרוו מקוון כמקרה בוחן11. ארכיטקטורות של מעבדות מרחוק מבוססות-רשת המשלבות ממשקים אינטראקטיביים עם תוכנות הנדסיות ו-LabVIEW דווחו גם במחקרים קודמים9,12. עם זאת, במהלך שחזור מעשי, חלק מדגמי ה-LabVIEW במקרה הבוחן המקורי הושפעו מגרסאות תוכנה ומבעיות תאימות של מודולים, מה שהקשה על השימוש הישיר בהם בסביבה חדישה יותר. לפיכך, העבודה הנוכחית בונה מחדש שני VIs תואמים בצד השרת (back-end)—דגם של מאוורר ומודל בקרת מיקום פרופורציונלי-אינטגרלי-דיפרנציאלי (PID) עבור מנוע זרם ישר (DC)—ומחילה את אותו תהליך יצירת ממשק משתמש מונחה-מטא-נתונים על שניהם. התרומה היא התיקוף של זרימת העבודה (workflow) המבוססת על RIP על פני מערכות שונות ופרוטוקול מפורט לשחזור התהליך, ולא הרחבת הכלליות של RIP.
המשתמשים המיועדים של פרוטוקול זה הם חוקרים, מרצים ומפתחי מעבדות שכבר משתמשים ב-LabVIEW VIs וזקוקים לחשוף מודלי סימולציה או מערכות ניסיוניות ברמת סיכון נמוכה באמצעות דפדפן אינטרנט, מבלי להטמיע באופן עצמאי ממשק קדמי מותאם אישית ומלא עבור כל מודל. הפרוטוקול מתאים במיוחד לניסויים המשתמשים במשתנים מספריים ובוליאניים סטנדרטיים, כוונון פרמטרים וניטור מצב בזמן אמת10,11. הוא פחות מתאים כפתרון עצמאי לניסויים הדורשים מבני נתונים מורכבים, ויזואליזציה ייעודית, מנגנוני נעילה בטיחותיים קשיחים של חומרה או בוררות כתיבה עבור מספר משתמשים11. מטרת עבודה זו היא לתקף יצירה אוטומטית של ממשק משתמש (Web UI) מבוסס RIP באמצעות שתי מערכות LabVIEW שונות, ולספק פרוטוקול מלא וניתן לשחזור, החל מבניית ה-VI של ה-back-end ועד לאינטראקציה מבוססת דפדפן. הפרוטוקול כולל הגדרת משתני קלט ופלט, רישום ניסוי ב-RIP Server, יצירת ממשק משתמש המבוססת על מטא-דאטה, פריסת פרוקסי Caddy ואימות קריאה/כתיבה מרחוק. יישום אותו זרימת עבודה על מודלי המאוורר ומנוע ה-DC מדגים כי ניתן לשחזר את התהליך שנקבע מבלי לכתוב מחדש ידנית ממשק קדמי מלא עבור כל דוגמה9,10,11.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השלים את השלבים הבאים כדי לבנות, לרשום, לפרוס ולאמת שני ניסויי LabVIEW הנגישים דרך RIP, בהתאם לזרימת העבודה המסוכמת ב-איור 1. כל הכלים והפלטפורמות שנעשה בהם שימוש במחקר זה מפורטים ב-טבלת החומרים.
1. בנייה והפעלה של ניסוי מודל המאוורר
2. בנייה והפעלה של ניסוי בקרת מיקום PID למנוע DC
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאחר השלמת זרימת העבודה המתוארת לעיל, ניתן לגשת הן לניסוי המאוורר והן לניסוי בקרת המיקום PID של מנוע ה-DC דרך ממשק האינטרנט (Web front end) שנוצר באופן אוטומטי. תוצאה מוצלחת מודגשת על ידי שלוש תצפיות. ראשית, דף האינטרנט מייצר באופן אוטומטי בקרות קלט ושדות תצוגת פלט בהתאם למטא-נתוני המשתנים שהוחזרו על ידי שרת ה-RIP. שנית, כאשר המשתמש משנה משתנה קלט בדף האינטרנט, הערך המעודכן נכתב אל ה-VI של ה-LabVIEW ב-back-end באמצעות ממשק ה-RIP. שלישית, משתני הפלט שחושבו על ידי ה-VI ב-back-end מוחזרים דרך ה-RIP ומתעדכנים בדף האינטרנט בז...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלב קריטי בפרוטוקול זה הוא הבנייה והרישום הסטנדרטיים של ה-VI של ה-back-end ב-LabVIEW. הבקרים והמחוונים ב-Front Panel חייבים להשתמש בשמות משתנים ברורים וייחודיים, וסוגי הנתונים שלהם חייבים להתאים למשתנים המצופים על ידי חישוב המודל ועל ידי תהליך הקריאה/כתיבה של ה-RIP. בשתי הדוגמאות המשמשות בפרוטוקול זה, משתנים מספריים סקלאריים מוגדרים כבקרים או מחוונים מסוג DBL, ומשתנים בוליאניים מוגדרים כבקרים בוליאניים. על ה-Block Diagram לשמור גם הוא על עדכון מצב רציף באמצעות While Loop, Shift Registers ו-Formula Node, כך שניתן יהיה לעד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים השתמשו בכלים מבוססי בינה מלאכותית (AI) אך ורק לצורך ליטוש השפה. כל התכנים המדעיים, הפרוטוקולים הניסויים, יישום התוכנה, האיורים, התוצאות, הפרשנויות והניסוח הסופי נבדקו, תוקנו ואושרו על ידי המחברים. לא נעשה שימוש בכלי AI להפקת נתונים ניסויים.
עבודה זו נתמכה על ידי תוכניות ההכשרה לתשיתי חדשנות לבשלבים ראשוניים של התואר באוניברסיטת ווהאן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שרת פרוקסי Caddy | Caddy | N/A | פרוקסי הפוך המשמש להגשת ממשק המשתמש של האינטרנט ולהעברת בקשות /RIP לשירות האינטרנט (WebService) של RIP |
| Caddyfile | הוכן על ידי המחברים | N/A | מגדיר נתיבי קבצים סטטיים ונתיבי פרוקסי הפוך לתקשורת RIP |
| Fan_Automatic_UI.xhtml | הוכן על ידי המחברים | N/A | ממשק משתמש של רשת מבוסס מטא-נתונים עבור ניסוי המאוורר |
| LabVIEW | National Instruments | 2026 | תוכנה המשמשת לבנייה ולהרצה של fengshan.vi ו-Motor.vi |
| מערכת ההפעלה Microsoft Windows | Microsoft | Win11 | מערכת ההפעלה המשמשת להרצת LabVIEW, שירות האינטרנט (WebService) של RIP, Caddy והדפדפן. |
| Motor_Automatic_UI.xhtml | הוכן על ידי המחברים | N/A | ממשק משתמש של רשת מבוסס מטא-נתונים עבור ניסוי המנוע |
| דפדפן שולחן Mozilla Firefox | Mozilla | 2026 | דפדפן שולחן המשמש לגישה לממשק המשתמש של האינטרנט, כלי מפתחים, תצפיות על תזמון/משאבים וצילומי מסך של רשת/קונסולה. |
| שירות האינטרנט (WebService) של RIP | UNEDLabs | https://github.com/Nebulous-Systems/rip-server_labview | מקבל בקשות RIP POST ומספק את שכבת התקשורת של שירות האינטרנט המשמשת את ממשק הקדמה של הדפדפן. |
| מנהל המשימות של Windows | Microsoft | מובנה ב-Windows | משמש להקלטת תצפיות על CPU וזיכרון ברמת תהליך עבור תהליכי הדפדפן ו-LabVIEW. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב