מאמר שיטה

פרוטוקול ליצירה אוטומטית של ממשקים מבוססי רשת עבור יישומים של LabVIEW באמצעות פרוטוקול interoperability מרחוק

158 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/72765

⸱

14 באוגוסט 2026

 ,  ,  , 
1School of Electrical Engineering and Automation, Wuhan University, 2School of Robotics, Wuhan University, 3Department of Computer Science and Automatic Control, National University of Distance Education, 4School of Civil Engineering, Wuhan University

במאמר זה

סיכום

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.

תקציר

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.

מבוא

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.

פרוטוקול

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

  1. בנו את מודל המאוורר VI.
    1. פתח את LabVIEW, צור VI חדש ושמור את הקובץ בשם fengshan.vi. שמור את ה-VI בכל ספרייה הנגישה לתהליך ה-RIP WebService. תיקיית Private משמשת רק כספרייה לדוגמה ואינה מוטמעת קשיח (hardcoded) ב-RIP. הזן את הנתיב הממשי שנבחר עבור ה-VI במהלך רישום הניסוי ב-RIP.
    2. בפאנל הקדמי, הוסף את בקרים הקלט עבור דגם המאוורר. בדוגמה זו, תן שמות לבקרי הקלט אפשר, הספק פולסים (PWM), עומס, טאו, KMaxRPM, ו- הפרעהקביעה הפעל כביקורת בוליאנית, וקבעו PWM, עומס, טאו (Tau), KMaxRPMו- הפרעה כבקרים מספריים של נקודה צפה בדיוק-כפול (DBL). ראה טבלה משלימה 1 עבור המשמעות הפיזיקלית ותפקיד המודל של משתני המאוורר.
    3. הוסף את מחווני הפלט עבור מודל המאוורר. בדוגמה זו, תן שם למחווני הפלט מהירותRPM, מהירותקבועהRPM, זמןS, מהירותנורמלית, זרםA, ו- PowerWהגדר את כל מחווני הפלט כמחווני DBL.
      ​הערה: טבלה 1 מתאר את המשמעות הפיזיקלית ואת תפקידם במודל של משתני פלט אלה. פאנל החזית המורכב של המאוורר מוצג ב- איור 2שמות המשתנים, הטווחים וגדלי הצעדים המוצגים ב- טבלה 1 תארו את שתי הדוגמאות המיושמות בפרוטוקול זה. אלו אינן דרישות מקובעות (hardcoded) של RIP. בניסויי LabVIEW אחרים, מפתחים עשויים להגדיר שמות משתנים שונים בלוח הבקרה (Front Panel) ותכונות מספריות שונות. שרת ה-RIP קורא את שמות המשתנים בפועל, את סוגי הנתונים, את תכונות הקלט/פלט ואת התכונות המספריות הזמינות מתוך המטא-נתונים של ה-VI, ודף האינטרנט יוצר את הבקרים והתצוגות התואמים מתוך המטא-נתונים שהוחזרו.
    4. הוסיפו לולאת While לתרשים הבלוקים. הוסיפו שני אוגרי הזזה (Shift Registers) לאחסון מהירות_קודמת ו- זמן קודם, ואתחלו את שני הערכים ל-0.
    5. הוסף צומת נוסחאות (Formula Node) בתוך לולאת ה-While. חבר הפעלה, PWM, עומס, טאו, KMaxRPM, הפרעה, מהירות_קודמת, ו- זמן_קודם אל הדקי הקלט השמאליים של ה-Formula Node, והגדר SteadyRPM, speed_next, SpeedNorm, CurrentA, PowerW, ו- הזמן הבא כמסופי הפלט הימניים.
    6. בנה את ה- הפעל לוגיקת בקרה מחוץ לצומת הנוסחה. השתמש ב- הפעל כאות הבחירה, כך ש- u = אפנון רוחב פולס (PWM) מתי הפעל הוא אמת ו u = 0 מתי הפעל הוא שגוי.
    7. הזינו את קוד דגם המאוורר בצומת הנוסחאות. השתמשו בקוד זה כדי לחשב מהירות במצב יציב, מהירות בפועל, מהירות מנורמלת, זרם, הספק וזמן ריצה; עיינו בקובץ הקידוד הנלווה 1 (Supplementary Coding File 1) לקבלת הקוד המלא.
    8. חבר את ה- מהירות_הבא את פלט צומת הנוסחאות (Formula Node) אל ה- מהירות-RPM אינדיקטור, וחבר מהירות_הבא חזרה לאוגר ההסטה (Shift Register) ימינה עבור מהירות_קודמתחבר SteadyRPM אל ה- SteadyRPM אינדיקטור
    9. חבר זמן_הבא אל ה- TimeS אינדיקטור, וחבר הזמן הבא חזרה אל אוגר ההזזה (Shift Register) ימינה עבור זמן_קודםחבר SpeedNorm, CurrentA, ו- PowerW למדדי הפלט המתאימים.
    10. הוסיפו פונקציית Wait (המתנה) בתוך לולאת ה-While והגדירו את זמן ההמתנה ל-50 מילי-שניות (ms). הוסיפו כפתור Stop Local וחברו אותו לטרמינל התנאי של לולאת ה-While.
    11. שמרו את הקובץ fengshan.vi. תרשים הבלוקים שהושלם של המאוורר מוצג ב- איור 3.
      נקודת עצירה: לאחר שמירת ה-VI של המאוורר שהושלם, ניתן להפסיק את זרימת העבודה. ניתן להמשיך מאוחר יותר על ידי פתיחה מחדש של ה-VI השמור ואישור שכל הבקרים, האינדיקטורים והחיבורים ב-Block Diagram עדיין קיימים ב-Front Panel.
  2. רשום את ניסוי המאוורר בשרת ה-RIP.
    1. פתח את RIPWebService.lvproj ב-LabVIEW Project Explorer
      .
    2. פתח את הקובץ Configuration.vi מעץ הפרויקט ואתר את טבלת הגדרות הניסוי.
    3. הוסף שורה חדשה של ניסוי. הגדר את השם (Name) כ-fan. הגדר את הנתיב המלא לקובץ fengshan.vi השמור. שדות הרישום עבור ניסוי ה-fan מוצגים ב- איור 4.
    4. מלאו את שדות התצורה הנותרים. הגדירו את Authors (מחברים) למחבר הניסוי, את Keywords (מילות מפתח) ל-Fan, את Description (תיאור) ל-fan speed model, ואת Sampling Freq (תדירות דגימה) ל-200.
    5. בתפריט ה-LabVIEW, בחר עריכה > הגדר ערכים נוכחיים כברירת מחדלSave Configuration.vi.
    6. הפעילו מחדש את ה-RIP WebService ואשרו כי ניסוי המאוורר עדיין מופיע בממשק התצורה (Configuration interface) לאחר ההפעלה מחדש.
      הערה: שם הניסוי הוא רגיש לרבציות (case-sensitive). הערך בשדה fan תחת RIP Configuration חייב להתאים בדיוק למזהה הניסוי (experiment ID) המשמש בקובץ ה-XHTML של צד הלקוח (front-end). כדי לפרוס VI אחר של LabVIEW עם אותו לוגיקה של יצירה אוטומטית של ממשק משתמש, יש להוסיף רשומה חדשה של ניסוי ב-RIP Configuration, להגדיר ערך Name חדש, ולהגדיר את ה-Path לקובץ ה-VI המתאים. לאחר מכן, השתמש באותו ערך Name כמזהה הניסוי בקובץ ה-XHTML. אין צורך לכתוב מחדש את דף צד הלקוח עבור כל משתנה.
      ​נקודת עצירה: לאחר שמירת Configuration.vi והגדרת הערכים הנוכחיים כברירת מחדל, ניתן להפסיק את זרימת העבודה. ניתן להמשיך מאוחר יותר על ידי הפעלה מחדש של RIP WebService ואישור שניסוי המאוורר עדיין רשום.
  3. הכינו את העמוד הקדמי עבור ניסוי המאוורר.
    1. מקם את הקובץ Fan_Automatic_UI.xhtml בספריית ה-Client המשמשת כספריית השורש של צד הלקוח (front-end).
    2. פתח את הקובץ Fan_Automatic_UI.xhtml באמצעות עורך טקסט.
    3. אתר את משתנה מזהה הניסוי (experiment ID) בחלק הסקריפט והגדר אותו כ-fan.
      הערה: ערך זה חייב להתאים בדיוק לשדה השם (Name) של ניסוי המאוורר בהגדרות ה-RIP. הגדרות המזהה של הניסוי ולוגיקת יצירת ממשק המשתמש המבוססת על מטא-נתונים משותפים עבור קבצי ה-XHTML של צד הלקוח מוצגים ב- איור 5.
    4. וודאו כי הדף מקבל את מקור הגישה הנוכחי באמצעות window.location.origin, ומבקש מטא-נתונים של הניסוי באמצעות rip.info(), ומעבירה את המטא-דאטה שהוחזר אל בנייה אוטומטית של ממשק משתמש().
      הערה: אין להזין באופן ידני את שמות המשתנים של המאוורר, את הטווחים או את גדלי הצעדים בדף. במקום זאת, משתנים הניתנים לכתיבה מיוצרים מ- רשימת כתיבה של מטא-נתונים, משתנים קריאים נוצרים מ- רשימת קבצים קריאיםומהותים מספריים כגון min, max ו-step מתקבלים מהמטא-דאטה המוחזר על ידי שרת ה-RIP.
    5. שמור את Fan_Automatic_UI.xhtml.
      ​הערה: כדי להשתמש באותה לוגיקת יצירה של ממשק המשתמש (front-end) עבור VI אחר של LabVIEW, הגדירו מזהה ניסוי (experiment ID) חדש בקובץ ה-XHTML ורשמו את שם הניסוי ונתיב ה-VI התואמים ב-RIP Configuration. בקרי הרשת ותצוגות הפלט נוצרים בהתאם למטא-נתונים המוחזרים מהניסוי הנבחר.
  4. הגדר את נתיב הגישה של ה-Caddy עבור ניסוי המאוורר.
    1. פתח את ה-Caddyfile באמצעות עורך טקסט.
    2. הגדירו את ספריית השורש של צד הלקוח (front-end root directory) לספריית ה-Client המכילה את הקובץ Fan_Automatic_UI.xhtml.
    3. בחרו פורט מקומי שאינו בשימוש עבור Caddy כדי לאפשר גישה דרך הדפדפן לדף האינטרנט ולנתיבי RIP. בפרוטוקול זה, פורט 8090 משמש כפורט לדוגמה עבור גישת פרוקסי.
      הערה: יש端口 8090 אינו נדרש על ידי RIP או Caddy. אם פורט 8090 תפוס, החליפו אותו בפורט מקומי אחר שאינו בשימוש והשתמשו באותו פורט בכתובת הדפדפן.
    4. הוסף נתיב המבצע כתיבה מחדש (rewrite) של /fan ל-Fan_Automatic_UI.xhtml.
    5. זהה את הפורט של ה-RIP WebService שהוגדר ב-LabVIEW. בפרוטוקול זה, http://localhost:8001 משמש ככתובת ה-RIP WebService.
      הערה: פורט 8001 הוא פורט ה-back-end של ה-LabVIEW/RIP WebService המשמש בסביבת הבדיקה. ניתן לשנות אותו בהגדרות ה-LabVIEW/RIP WebService. אם נעשה שימוש בפורט אחר, החליפו את http://localhost:8001 ב-Caddyfile בכתובת ה-RIP WebService המתאימה.
    6. הוסף כלל reverse proxy המפנה בקשות מסוג /RIP/SSE* לכתובת ה-WebService של RIP, לדוגמה http://localhost:8001.
    7. הוסיפו כלל פרוקסי הפוך (reverse proxy) השולח בקשות מסוג /RIP* לכתובת ה-WebService של RIP, כגון http://localhost:8001. תצורת ה-Caddyfile מוצגת ב- איור 6.
    8. פתחו את שורת הפקודה (Command Prompt) ב-Windows. עברו לספריית ההורדה או ההתקנה המקומית של Caddy על ידי הזנת הפקודה הבאה:
      cd /d D:\caddy
      הערה: בפרוטוקול זה, D:\caddy הוא נתיב ההורדה או ההתקנה המקומי של Caddy שבו נעשה שימוש בסביבת הבדיקה. אם Caddy מאוחסן בספריה אחרת, החליפו את D:\caddy בנתיב המקומי המתאים.
    9. הפעילו את Caddy עם ה-Caddyfile המצוין על ידי הזנת הפקודה הבאה:
      caddy.exe run --config Caddyfile
    10. יש לוודא ש-Caddy עולה ללא דיווח על שגיאת תצורה. פתחו את כתובת ה-URL ‏http://localhost:8090/fan בדפדפן אינטרנט ואמתו כי ממשק המשתמש הגרפי של המאוורר נוצר, כפי שמוצג ב- איור 7.
      ​הערה: אם הדפדפן מחזיר שגיאת 502, יש לוודא ש-RIP WebService פועל, שפורט ה-RIP WebService ב-LabVIEW תואם לכתובת ה-reverse proxy ב-Caddyfile, וכי פורט הגישה הנבחר ב-Caddy אינו תפוס.
  5. אמתו את תוצאות התפעול של ניסוי המאוורר.
    1. וודא שדף קצה הממשק (front-end) מייצר באופן אוטומטי את ה- הפעל, PWM, עומס, טאו, KMaxRPM, ו הפרעה בקרות קלט.
    2. וודאו שהדף הקדמי מציג את ה- מהירותRPM, מהירותקבועהRPM, זמןS, מהירותנורמלית, זרםA, ו- PowerW משתני פלט.
    3. כוון אפנון רוחב פולס (PWM) ובחן האם מהירות (סל"ד) עולה ככל ש- אפנון רוחב דופס (PWM) עולה ויורד ככל ש- אפנון רוחב פולס (PWM) פוחת.
    4. כוון את העומס ובדוק האם SteadyRPM ו- מהירותRPM פוחת ככל שהעומס עולה.
    5. כוון את ההפרעה ובדוק אם מהירותRPM, זרםA, ו- PowerW שינוי בתגובה לקלט ההפרעה.
    6. וודא ש- TimeS ממשיכה לעלות, מה שמאשר כי מאוורר האחור (back-end fan VI) פועל באופן רציף.

2. בנייה והפעלה של ניסוי בקרת מיקום PID למנוע DC

  1. בניית מודל ה-VI לבקרת מיקום PID של מנוע DC.
    1. פתחו את LabVIEW, צרו VI חדש ושמרו את הקובץ בשם Motor.vi. שמרו את ה-VI בכל ספרייה שניתן לגשת אליה באמצעות תהליך ה-RIP WebService.
      הערה: תיקיית Private משמשת רק כספריית דוגמה ואינה מקודדת באופן קשיח ב-RIP. הזינו את נתיב ה-VI שנבחר בפועל במהלך רישום הניסוי ב-RIP.
    2. בפאנל הקדמי (Front Panel), הוסיפו את בקרות הקלט עבור מודל בקרת המיקום PID של מנוע ה-DC. בדוגמה זו, תנו לבקרות הקלט את השמות Setpoint, Kc, Ti, Td, Disturbance ו-Reset control. הגדירו את Setpoint, Kc, Ti, Td, ו-Disturbance כבקרות מספריות מסוג DBL, והגדירו את Reset control כבקרת Boolean.
      הערה: טבלה 1 מתארת את המשמעות הפיזיקלית, את תפקיד המודל ואת הטווח המומלץ של המשתנים המשמשים בדוגמה זו.
    3. הוסיפו את מחווני הפלט עבור מודל בקרת המיקום PID של מנוע ה-DC. בדוגמה זו, תנו למחווני הפלט את השמות Position, Voltage, Time, ו-Measured angular velocity. הגדירו את כל מחווני הפלט כמחווני DBL. טבלה 1 מתארת את המשמעות הפיזיקלית ואת תפקיד המודל של משתני פלט אלו. הפאנל הקדמי המוגמר עבור המנוע מוצג ב-איור 8.
      הערה: שמות המשתנים והטווחים המפורטים ב-טבלה 1 מתארים את שתי הדוגמאות המיושמות בפרוטוקול זה. אלו אינן דרישות קבועות עבור זרימת העבודה של יצירת ממשק משתמש (UI) אוטומטית מבוססת RIP. כאשר נעשה שימוש ב-LabVIEW VI אחר, RIP קורא את שמות המשתנים בפועל, את סוגי הנתונים, את תכונות הקלט/פלט ואת התכונות המספריות הזמינות מתוך המטא-דאטה של ה-VI. לכן, לוגיקת יצירת צד-הלקוח אינה צריכה לקודד באופן קשיח את שמות המשתנים, ערכים מקסימליים, ערכים מינימליים או גודלי צעדים עבור כל ניסוי.
    4. הוסיפו לולאת While לתרשים הבלוקים (Block Diagram). הוסיפו שישה אוגרי העברה (Shift Registers) לאחסון של theta, omega, im, e_prev, integ, ו-time, ואתחלו את כל ששת הערכים ל-0.
    5. הוסיפו צומת נוסחאות (Formula Node) בתוך לולאת ה-While. בהתאם לתרשים מודל בקרת המיקום PID של מנוע ה-DC המוצג ב-איור 9, השתמשו בצומת נוסחאות זה כמודול החישוב המרכזי לחישוב שגיאה, בקרת PID, הגבלת מתח, המודל החשמלי, המודל המכני ועדכון מיקום.
      הערה: פרמטרי המנוע הפנימיים המשמשים במודל זה, כגון R, L, J, b, Kt, Ke, ו-Vmax, הם פרמטרים מנורמלים של מודל הוראה ולא פרמטרים מכוילים של מנוע פיזי ספציפי. הם נבחרו כדי להפיק תגובה סימולטיבית יציבה וניתנת לצפייה תחת צעד הזמן והגבלת המתח שנבחרו, כך שניתן להדגים בבירור את ההשפעות של Setpoint, Kc, Ti, Td, ו-Disturbance במהלך הפעלה מבוססת אינטרנט.
    6. הגדירו את sp, theta, omega, im, e_prev, integ, Kc, Ti, Td, disturbance, reset, ו-dt a כטרמינלי הקלט של צומת הנוסחאות. הגדירו את theta_next, omega_next, im_next, e_next, integ_next, ו-voltage כטרמינלי הפלט של צומת הנוסחאות.
    7. חברו את בקרת ה-Setpoint לטרמינל הקלט sp של צומת הנוסחאות. חברו את Kc, Ti, Td, ו-Disturbance לטרמינלי הקלט Kc, Ti, Td, ו-disturbance i של צומת הנוסחאות, בהתאמה.
    8. המירה את אות ה-Boolean של בקרת ה-Reset לאות מספרי וחברו אותו לטרמינל הקלט reset של צומת הנוסחאות. בצעו איפוס מצב כאשר reset אינו שווה ל-0, ובצעו בקרת PID ועדכון מצב מנוע כאשר reset שווה ל-0.
    9. הוסיפו את הקבוע המספרי dt והגדירו את ערכו ל-0.001 s. חברו את ה-dt לטרמינל הקלט dt של צומת הנוסחאות והשתמשו בו לעדכון הזמן (Time updating).
    10. הגדירו את פרמטרי המודל הפנימיים של מנוע ה-DC בצומת הנוסחאות. ראו טבלה משלימה 2 עבור המשמעות הפיזיקלית ותפקיד המודל של משתני המנוע.
    11. הזינו את קוד בקרת המיקום PID של מנוע ה-DC בצומת הנוסחאות. השתמשו בקוד זה כדי ליישם לוגיקת איפוס, חישוב שגיאה, חישוב איבר אינטגרלי, חישוב איבר דיפרנציאלי, בקרת PID, הגבלת מתח, עדכון זרם, עדכון מהירות זוויתית ועדכון מיקום; ראו את קובצי הקוד המשלימים לקוד המלא.
    12. חברו את theta_next למחוון ה-Position, וחברו את theta_next חזרה לאוגר ההעברה הימני עבור theta. חברו את omega_next למחוון ה-Measured angular velocity indicator, וחברו את omega_next חזרה לאוגר ההעברה הימני עבור omega.
    13. חברו את המתח למחוון ה-Voltage. חברו את im_next, e_next, ו-integ_next חזרה לאוגרי ההעברה הימניים עבור im, e_prev, ו-integ, בהתאמה.
    14. השתמשו בפונקציית Add מחוץ לצומת הנוסחאות כדי לחשב time_next = time + dt. חברו את time_next למחוון ה-Time, וחברו את time_next חזרה לאוגר ההעברה הימני עבור time.
    15. הוסיפו פונקציית Wait בתוך לולאת ה-While והגדירו את זמן ההמתנה ל-1 ms. הוסיפו כפתור Stop וחברו אותו לטרמינל התנאי של לולאת ה-While.
    16. שמרו את Motor.vi. תרשים הבלוקים המוגמר של המנוע מוצג ב-איור 10.
      נקודת עצירה: לאחר שמירת ה-VI המוגמר של המנוע, ניתן להפסיק את זרימת העבודה. חזרו אליה מאוחר יותר על ידי פתיחה מחדש של ה-VI השמור ואישור שכל בקרות הפאנל הקדמי, המחוונים וחיבורי תרשים הבלוקים עדיין קיימים.
  2. רישום ניסוי המנוע בשרת RIP.
    1. פתחו את RIPWebService.lvproj בסייר הפרויקטים של LabVIEW.
    2. פתחו את Configuration.vi מעץ הפרויקט ואתרו את טבלת הגדרות הניסוי.
    3. הוסיפו שורה חדשה לניסוי. הגדירו את ה-Name כ-Motor. הגדירו את ה-Path לנתיב המלא של קובץ ה-Motor.vi השמור. שדות רישום ניסוי המנוע מוצגים ב-איור 11.
    4. מלאו את שאר שדות ההגדרות. הגדירו את Authors למחבר הניסוי, Keywords כ-Motor, Description כ-DC motor position control model, ו-Sampling Freq ל-200.
    5. בתפריט LabVIEW, בחרו Edit > Make Current Values Default. שמרו את Configuration.vi.
    6. הפעילו מחדש את RIP WebService ואשרו שניסוי ה-Motor עדיין מופיע בממשק ההגדרות לאחר ההפעלה מחדש.
      הערה: שם הניסוי רגיש לאותיות גדולות וקטנות. הערך Motor בהגדרות RIP חייב להתאים בדיוק למזהה הניסוי המשמש ב-Motor_Automatic_UI.xhtml. כדי לפרוס LabVIEW VI אחר עם אותה לוגיקת יצירה אוטומטית של ממשק משתמש, הוסיפו רשומת ניסוי חדשה ב-RIP Configuration, הגדירו ערך Name חדש, והגדירו Path לקובץ ה-VI המתאים. לאחר מכן השתמשו באותו ערך Name כמזהה הניסוי בקובץ ה-XHTML. אין צורך לכתוב מחדש את דף צד-הלקוח עבור כל משתנה.
      ​נקודת עצירה: לאחר שמירת Configuration.vi והגדרת הערכים הנוכחיים כברירת מחדל, ניתן להפסיק את זרימת העבודה. חזרו אליה מאוחר יותר על ידי הפעלה מחדש של RIP WebService ואישור שניסוי ה-Motor עדיין רשום.
  3. הכנת דף צד-הלקוח עבור ניסוי המנוע.
    1. מקמו את Motor_Automatic_UI.xhtml בספריית Client המשמשת כספריית השורש של צד-הלקוח.
    2. פתחו את Motor_Automatic_UI.xhtml באמצעות עורך טקסט.
    3. אתרו את משתנה מזהה הניסוי (experiment ID) בחלק הסקריפט והגדירו אותו כ-Motor. ערך זה חייב להתאים בדיוק לשדה ה-Name של ניסוי המנוע ב-RIP Configuration. דף צד-הלקוח של המנוע משתמש באותה לוגיקת יצירת ממשק משתמש מבוססת מטא-דאטה המוצגת ב-איור 5; רק מזהה הניסוי שונה כדי להתאים לרשומת ה-Motor ב-RIP Configuration.
    4. וודאו שהדף מכיל את לוגיקת קריאת המטא-דאטה של RIP, את לוגיקת יצירת בקרת ה-HTML, את פונקציית הכתיבה של RIP ואת פונקציית עדכון הפלט.
      הערה: הדף לא צריך לקודד באופן ידני את שמות משתני המנוע, הטווחים או גדלי הצעדים. תכונות אלו נגזרות מהמטא-דאטה המוחזר משרת RIP, בהתאם למנגנון יצירת HTML ממטא-דאטה מבוסס RIP שתואר קודם לכן11.
    5. שמרו את Motor_Automatic_UI.xhtml.
      ​הערה: כדי להשתמש באותה לוגיקת יצירת צד-לקוח עבור LabVIEW VI אחר, הגדירו מזהה ניסוי חדש בקובץ ה-XHTML ורשמו את שם הניסוי (Name) ונתיב ה-VI (VI Path) המתאימים ב-RIP Configuration. בקרות הרשת ותצוגות הפלט נוצרות בהתאם למטא-דאטה המוחזר מהניסוי שנבחר.
  4. הגדרת נתיב גישת Caddy עבור ניסוי המנוע.
    1. פתחו את ה-Caddyfile באמצעות עורך טקסט.
    2. הגדירו את ספריית השורש של צד-הלקוח לספריית Client המכילה את Motor_Automatic_UI.xhtml.
    3. בחרו פורט מקומי שאינו בשימוש עבור Caddy כדי לספק גישה בדפדפן לדף האינטרנט ולנתיבי RIP. בפרוטוקול זה, פורט 8090 משמש כפורט גישה לדוגמה כפרוקסי.
      הערה: פורט 8090 אינו נדרש על ידי RIP או Caddy. אם פורט 8090 תפוס, החליפו אותו בפורט מקומי אחר שאינו בשימוש והשתמשו באותו פורט בכתובת הדפדפן.
    4. הוסיפו נתיב הממיר (rewrites) את /motor ל-Motor_Automatic_UI.xhtml.
    5. זהו את פורט ה-RIP WebService שהוגדר ב-LabVIEW. בפרוטוקול זה, http://localhost:8001 משמש ככתובת ה-RIP WebService.
      הערה: פורט 8001 הוא פורט ה-back-end של LabVIEW/RIP WebService המשמש בסביבת הבדיקה. ניתן לשנות אותו בהגדרות LabVIEW/RIP WebService. אם נעשה שימוש בפורט אחר, החליפו את http://localhost:8001 ב-Caddyfile בכתובת ה-RIP WebService המתאימה.
    6. הוסיפו כלל פרוקסי הפוך (reverse proxy) השולח בקשות /RIP/SSE* לכתובת ה-RIP WebService, כגון http://localhost:8001.
    7. הוסיפו כלל פרוקסי הפוך השולח בקשות /RIP* לכתובת ה-RIP WebService, כגון http://localhost:8001. הגדרת ה-Caddyfile מוצגת באיור 6.
    8. פתחו את שורת הפקודה (Command Prompt) ב-Windows. עברו לספריית ההורדה או ההתקנה המקומית של Caddy על ידי הזנת הפקודה הבאה:
      cd /d D:\caddy
      הערה: בפרוטוקול זה, D:\caddy הוא נתיב ההורדה או ההתקנה המקומי של Caddy המשמש בסביבת הבדיקה. אם Caddy מאוחסן בספרייה אחרת, החליפו את D:\caddy בנתיב המקומי המתאים.
    9. הפעילו את Caddy עם ה-Caddyfile שצוין על ידי הזנת הפקודה הבאה:
      caddy.exe run --config Caddyfile
    10. אשרו ש-Caddy התחיל ללא דיווח על שגיאת הגדרה. פתחו את http://localhost:8090/motor בדפדפן אינטרנט ואשרו שממשק המשתמש של המנוע נוצר, כפי שמוצג ב-איור 12.
      ​הערה: אם דף האינטרנט של המנוע נטען אך ערכי הפלט אינם מתעדכנים, וודאו ש-RIP WebService פועל, שה-VI של המנוע רץ, שפורט ה-RIP WebService ב-LabVIEW תואם לכתובת הפרוקסי ההפוך ב-Caddyfile, ושהנתיב /RIP/SSE* מועבר כראוי דרך הפרוקסי.
  5. אימות תוצאות הפעלה של ניסוי המנוע.
    1. וודאו שדף צד-הלקוח יוצר אוטומטית את בקרות קלט ה-Setpoint, Kc, Ti, Td, Disturbance, ו-Reset .
    2. וודאו שדף צד-הלקוח מציג את משתני הפלט Position, Voltage, Time, ו-Measured angular velocity.
    3. כווןו את ה-Setpoint ובחנו האם המיקום (Position) מגיב לשינוי במיקום הרצוי.
    4. כווןו את Kc, Ti, ו-Td ובחנו האם Voltage, Position, ו-Measured angular velocity משתנים.
    5. כווןו את ההפרעה (disturbance) ובחנו האם המיקום, מתח הבקרה או המהירות הזוויתית הנמדדת מושפעים מקלט ה-disturbance .
    6. לחצו על בקרת Reset ובחנו האם Position, Voltage, Measured angular velocity, והמצבים הפנימיים הקשורים חוזרים למצביהם הראשוניים בהתאם ללוגיקת האיפוס.

תוצאות

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 בזמן אמת. עבור ניסוי המאוורר, לאחר הזנת http://localhost:8090/fan בדפדפן, הדף מייצר באופן אוטומטי בקרות קלט ושדות פלט ממטא-נתוני ה-RIP, כפי שמוצג ב-איור 7. צד הקלט כולל את Enable, PWM, Load, Tau, KMaxRPM, ו-Disturbance, בעוד שצד הפלט מציג את SpeedRPM, TimeS, SteadyRPM, SpeedNorm, CurrentA, ו-PowerW. במהלך פעולה רגילה, TimeS עולה באופן רציף, מה שמעיד על כך ש-fengshan.vi ב-back-end פועל. כאשר PWM עולה, SpeedRPM ו-SteadyRPM עולים בהתאם. כאשר Load עולה, מהירות המאוורר יורדת מכיוון שה-load מפחית את מהירות הפעולה היציבה. כאשר Disturbance משתנה, ניתן להבחין בשינויים תואמים ב-SpeedRPM, CurrentA, ו-PowerW. תצפיות אלו מאשרות שקלטי צד האינטרנט מועברים נכון ל-back-end של LabVIEW ושהפלטים המחושבים מוחזרים לצד הקדמי (front end) באמצעות RIP.

עבור ניסוי בקרת המיקום PID של מנוע DC, לאחר הזנת http://localhost:8090/motor בדפדפן, הדף מייצר באופן אוטומטי את הבקרים ושדות הפלט המתאימים מתוך מטא-נתוני ה-RIP, כפי שמוצג ב-איור 12. משתני הקלט כוללים את Setpoint, Kc, Ti, Td, Disturbance, ובקרת Reset, ומשתני הפלט כוללים את Position, Voltage, Time, ו-Measured angular velocity. כאשר נעשה שינוי ב-Setpoint, ה-Position מגיב לערך היעד החדש. כאשר פרמטרי ה-PID Kc, Ti ו-Td מכווננים, תגובת הפלט, מתח הבקרה והמהירות הזוויתית הנמדדת משתנים בהתאם, מה שמעיד על כך שערכי הפרמטרים שהוזנו בדף האינטרנט נכתבים כהלכה למודל ה-LabVIEW ב-back-end ומשתתפים בחישוב הבקרה. כאשר בקרת ה-Reset מופעלת, משתני המודל חוזרים למצביהם ההתחלתיים בהתאם ללוגיקת האיפוס.

מצבי כשל ותקשורת בצד הדפדפן מוצגים ב-איור 13, איור 14, איור 15. איור 13 מציג מקרה של כשל בגישת הדפדפן שבו Caddy אינו פועל. הדפדפן מנסה לגשת ל-http://localhost:8090/motor אך מציג הודעת ERR_CONNECTION_REFUSED, המצביעה על כך ששירות הפרוקסי המקומי אינו זמין או שאינו מאזין בפורט הגישה הנבחר. איור 14 מציג כשל בתקשורת RIP POST לאחר טעינת הדף. במקרה זה, קונסולת הדפדפן מדווחת על שגיאת 502 Bad Gateway עבור בקשת ה-RIP POST, מה שמעיד על כך שה-front end הגיע לכתובת הפרוקסי אך הבקשה אינה יכולה להיות מועברת בהצלחה ל-back end של ה-RIP WebService, או להיות מעובדת על ידו. בניגוד לכך, איור 15 מציג מצב תקשורת תקין בצד הדפדפן. כלי המפתחים של הדפדפן מראים טעינה מוצלחת של הדף, בקשות RIP POST, ובקשת SSE פעילה עם expId=fan, מה שמעיד על כך ש-Web front end מתקשר עם ה-RIP WebService באמצעות פרוקסי Caddy ומקבל עדכונים בזמן אמת דרך ערוץ ה-SSE.

יחד, התוצאות המוצלחות של המאוורר והמנוע ותוצאות האבחון בצד הדפדפן מדגימות שניתן לשחזר את אותו תהליך עבודה אוטומטי ליצירת ממשק משתמש המבוסס על מטא-נתונים עבור שני ניסויי LabVIEW שונים. תוצאות אלו מספקות גם קריטריונים נצפים להבחנה בין תקשורת מוצלחת לבין כשלים מייצגים בפריסה, בעוד שנהלי פתרון הבעיות המתאימים נדונים בסעיף הדיון.

דיאגרמת תהליך מ-LabVIEW VI לממשק משתמש רשתי (Web UI), המציגה שרת RIP ו-Caddy Proxy לתקשורת נתונים.
איור 1מבנה מערכת הניסוי הכוללהמערכת מורכבת מה-VI של ה-back-end ב-LabVIEW, שרת RIP, פרוקסי Caddy וממשק משתמש (Web UI) הנוצר באופן אוטומטי. ה-VI של LabVIEW מספק משתני מודל, שרת ה-RIP קורא את המטא-נתונים ואת ערכי המשתנים של ה-VI, Caddy מאחד את נתיב הגישה ופותר בעיות של גישה בין מקורות שונים (cross-origin access), וממשק המשתמש יוצר בקרים באופן אוטומטי. השם והלוגו של Caddy מוצגים אך ורק כדי לזהות את רכיב שרת האינטרנט/הפרוקסי של Caddy המשמש בתהליך העבודה. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

דיאגרמה של מערכת בקרת מנוע עם תרשים RPM, פרמטרי קלט וניתוח נתוני פלט.
איור 2: הפאנל הקדמי של ה-fan VI. הפאנל הקדמי כולל בקרות קלט עבור Enable, PWM, Load, Tau, KMaxRPM ו-Disturbance ומחווני פלט עבור SpeedRPM, SteadyRPM, TimeS, SpeedNorm, CurrentA ו-PowerW. צילום מסך זה נלקח מהפאנל הקדמי של fengshan.vi ב-LabVIEW 2026 בסביבת הניסויים המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

דיאגרמת Formula Node עם אוגרי הזזה (shift registers) ולולאת while לניתוח תהליך בקרת RPM.
איור 3: דיאגרמת בלוקים של ה-VI של המאוורר. מודל המאוורר ממומש באמצעות לולאת While, אוגרי הזזה (Shift Registers), לוגיקת Enable, Formula Node ומחווני פלט. צילום מסך זה נלקח מדיאגרמת הבלוקים של fengshan.vi בתוכנת LabVIEW 2026 בסביבת הניסויים המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.

ממשק LabVIEW עם הגדרות מודל מאוורר, הגדרות דגימה ונתיבי מצלמה לניטור המערכת.
איור 4: דף הגדרות של fan.vi. ניסוי המאוורר רשום ב-RIP Configuration עם שם הניסוי fan, נתיב ה-VI בפועל, מידע על מילות מפתח, תיאור ותדירות דגימה. צילום מסך זה נלקח מממשק RIP Configuration שנעשה בו שימוש עם LabVIEW 2026 ו-RIP WebService בסביבת הניסוי המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

קטעי קוד JavaScript עבור לוגיקת ממשק משתמש של יישום אינטרנט; שיטה ליצירת אלמנטים דינמיים.
איור 5: הגדרות מזהה ניסוי ולוגיקת יצירת ממשק משתמש מבוססת מטא-נתונים בקבצי ה-XHTML של צד הלקוח. צילומי המסך של קוד ה-XHTML נלקחו מהקבצים Fan_Automatic_UI.xhtml ו-Motor_Automatic_UI.xhtml שנפתחו ב-Visual Studio Code. דפי המאוורר והמנוע משתמשים באותה לוגיקה של קריאת מטא-נתונים ויצירת בקרים; רק מזהה הניסוי שונה כדי להתאים לשדה השם (Name) המתאים ב-RIP Configuration. צילומי המסך של קוד ה-XHTML נלקחו מהקבצים Fan_Automatic_UI.xhtml ו-Motor_Automatic_UI.xhtml שנפתחו ב-Visual Studio Code בסביבת הפיתוח המקומית של המחברים. קבצי הקוד הוכנו על ידי המחברים עבור פרוטוקול זה. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

תרשים הגדרת שרת Caddy עם נתיבים, פרוקסי הפוך והגדרת פורט גישה.
איור 6: הגדרת Caddyfile. ה-Caddyfile מגדיר את פורט גישת הפרוקסי המקומי, קובע את ספריית השורש של ה-front-end, משכתב את הנתיבים /fan ו-/motor לקבצי ה-XHTML המתאימים, ומבצע פרוקסי הפוך לבקשות /RIP/SSE* ו-/RIP* אל פורט ה-WebService של LabVIEW/RIP. צילום המסך של הגדרת ה-Caddyfile נלקח מתוך ה-Caddyfile הפתוח ב-Visual Studio Code בסביבת הפיתוח המקומית של המחברים. ה-Caddyfile הוכן על ידי המחברים כדי להגדיר את Caddy כשרת אינטרנט מקומי וכפרוקסי הפוך. לא נכללו נתוני משתמשים של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

דיאגרמה של מערכת בקרת מאווררים עם מריטי קלט ותצוגות פלט לכיוון ביצועים.
איור 7: דף ממשק משתמש אינטרנטי של fan.vi. צילום מסך זה של הממשק האינטרנטי נלקח מדף האינטרנט של המאוורר שהופעל באופן מקומי על ידי המחברים באמצעות Mozilla Firefox. דף צד-הלקוח (front-end) מייצר באופן אוטומטי בקרי קלט ותצוגות פלט על בסיס מטא-נתוני המשתנים המוחזרים משרת ה-RIP. צילום מסך זה של הממשק האינטרנטי נלקח מדף האינטרנט של המאוורר שהופעל באופן מקומי על ידי המחברים באמצעות Mozilla Firefox. הבקרים ושדות הפלט המוצגים נוצרו ממטא-נתוני RIP בסביבה הניסיונית המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמשים של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של איור זה.

תרשים מערכת בקרת PID עם מנוע, משוב מיקום, ותרשים תגובה דינמית.
איור 8: פאנל הבקרה (Front Panel) של ה-VI של המנוע. פאנל הבקרה מכיל בקרים עבור Setpoint, Kc, Ti, Td, Disturbance, ובקרת Reset, ומחוונים עבור Position, Voltage, Time, ו-Measured angular velocity. צילום מסך זה נלקח מפאנל הבקרה של Motor.vi ב-LabVIEW 2026 בסביבת הניסוי המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע סודי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

תרשים מלבני של בקר PID עם משוואות; זרימת קלט-פלט בין מודלים לבקרת מערכת.
איור 9: תרשים מודל בקרת מיקום PID עבור מנוע DC. התרשים מציג את נתיב האות משגיאת נקודת העיגון (setpoint error), בקרת PID, הגבלת מתח, סופרפוזיציה של הפרעות, דינמיקה חשמלית, דינמיקה מכנית, ועדכון מיקום למשוב. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

דיאגרמת LabVIEW של מערכת בקרה עם אוגרי הזזה (shift registers), צומת נוסחאות בלולאת while, לבקרת תהליך.
איור 10: דיאגרמת בלוקים של ה-VI של המנוע. מודל המנוע מומש באמצעות לולאת While, אוגרי הזזה (Shift Registers), צומת נוסחאות (Formula Node), לוגיקת תזמון ומחווני פלט. צילום מסך זה נלקח מדיאגרמת הבלוקים של Motor.vi ב-LabVIEW 2026 בסביבת הניסוי המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ממשק הגדרת מודל מנוע ב-LabVIEW לבקרת דגימה וקונפיגורציה בניתוח הנדסי.
איור 11: דף הקונפיגורציה של Motor.vi. ניסוי המנוע רשום ב-RIP Configuration תחת שם הניסוי Motor, נתיב ה-VI בפועל, מידע על מילות מפתח, תיאור ותדירות דגימה. צילום מסך זה נלקח מממשק ה-RIP Configuration המשמש עם LabVIEW 2026 ו-RIP WebService בסביבת הניסוי המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

מערכת בקרת מנוע, ממשק כיוונון PID עם סליידר קלט ותצוגות פלט, חוגה של מהירות זוויתית.
איור 12: דף ממשק משתמש (Web UI) של Motor.vi. דף הקצה (front-end) מייצר באופן אוטומטי בקרי קלט ותצוגות פלט עבור ניסוי בקרת מיקום PID של מנוע DC. צילום מסך זה של ממשק האינטרנט נלקח מדף האינטרנט של המנוע שהופעל מקומית על ידי המחברים באמצעות Mozilla Firefox. הבקרים ושדות הפלט המוצגים נוצרו מנתוני RIP (מטא-דאטה) בסביבת הניסוי המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

הודעת שגיאה בדף אינטרנט עם "ERR_CONNECTION_REFUSED" המצביעה על בעיית חיבור לשרת מקומי.
איור 13: כישלון בגישה דרך הדפדפן כאשר Caddy אינו פועל. כאשר Caddy לא הופעל, לא ניתן להגיע לכתובת המקומית המועברת (proxied) http://localhost:8090/motor, והדפדפן מציג הודעת ERR_CONNECTION_REFUSED. תסמין כישלון זה מעיד על כך ששירות ה-proxy המקומי של Caddy אינו זמין או שאינו מאזין בפורט הגישה שנבחר. צילום מסך זה מהדפדפן נלקח באמצעות Mozilla Firefox בסביבת הבדיקה המקומית של המחברים ומראה את מצב הכישלון בגישה כאשר ה-proxy המקומי של Caddy לא היה פועל. לא נכללו נתוני משתמש של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ממשק סימולציית מאוורר וירטואלי עם לוגו של אוניברסיטה על להב מאוורר מסתובב.
איור 14: כשל בתקשורת RIP POST לאחר טעינת הדף. קונסולת הדפדפן מציגה שגיאת 502 Bad Gateway עבור בקשת ה-RIP POST. תוצאה זו מעידה על כך שדף האינטרנט הגיע לכתובת פרוקסי של Caddy, אך לא ניתן להעביר את הבקשה בהצלחה ל-RIP WebService back end או לעבד אותה שם. צילום מסך זה של קונסולת הדפדפן נלקח באמצעות Mozilla Firefox Developer Tools בסביבת הפריסה המקומית של המחברים ומציג כשל בתקשורת RIP POST 502 Bad Gateway. לא נכללו נתוני משתמשים מצד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ממשק משתמש לבקרת מאוורר וירטואלית עם ניטור RPM; תרשים של הגדרת דגם המאוורר; ניתוח נתוני רשת.
איור 15: סטטוס תקשורת בצד הדפדפן תחת תפעול רגיל. כלי המפתחים של הדפדפן מראים טעינה מוצלחת של הדף, בקשות RIP POST, ובקשת SSE פעילה עם expId=fan. בקשות אלו מעידות על כך שהממשק הקדמי של האינטרנט (Web front end) מתקשר עם ה-RIP WebService באמצעות פרוקסי של Caddy ומקבל עדכונים בזמן אמת דרך ערוץ ה-SSE. צילום מסך זה של כלי המפתחים של הדפדפן נלקח באמצעות Mozilla Firefox בסביבת הפריסה המקומית של המחברים ומראה תקשורת RIP POST ו-SSE תקינה. לא נכללים נתוני משתמש של צד שלישי או מידע סודי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

קונסולת ניפוי שגיאות עם לוגים של רשת ותרשים שימוש במשאבים לצורך ניתוח תוכנית LabVIEW.
איור 16: תצפית מייצגת אחת על קונסולת הדפדפן ועל משאבים ברמת התהליך עבור ניסוי המאוורר. צילום המסך נרשם במהלך בדיקת ניסוי מאוורר מקומית. הקונסולה מציגה את זמן הבקשה/תגובה של המטא-דאטה, ספירות של משתני מטא-דאטה, זמן יצירת ממשק משתמש מבוסס מטא-דאטה, זמן פתיחת חיבור SSE ונתוני SSE שהתקבלו. תצוגת מנהל המשימות מציגה ערכי CPU וזיכרון ברמת התהליך עבור תהליכי הדפדפן ו-LabVIEW בזמן הלכידה. ערכים אלו הם תצפיות תיאוריות מבדיקה בודדת זו ואינם מדידות ביצועים ששוחזרו או מדד סטטיסטי. צילום מסך זה נלכד מכלי המפתחים של Mozilla Firefox וממנהל המשימות של Windows בסביבת הבדיקה המקומית של המחברים. Mozilla Firefox שימש להקלטת פלט קונסולת הדפדפן, ומנהל המשימות של Windows שימש לתצפית על ניצול ה-CPU והזיכרון עבור תהליכי הדפדפן ו-LabVIEW. לא נכללו נתוני משתמשים של צד שלישי או מידע חסוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

השוואת ממשק משתמש לבקרת מאוורר; ערכי RPM, זרם והספק מקושרים בדיאגרמת ממשק שולחני ונייד.
איור 17: גישה סימולטנית לאותו דף אינטרנט מבוסס RIP מדפדפן שולחני ומדפדפן נייד. דף ניסוי המאוורר פתוח במקביל במחשב ובמכשיר נייד, ושני הלקוחות מציגים את הבקרים והמשתנים של הפלט שנוצרו באופן אוטומטי. הגישה לדף האינטרנט השולחני בוצעה באמצעות Mozilla Firefox, והגישה לדף האינטרנט הנייד בוצעה באמצעות דפדפן נייד באותה סביבת רשת מקומית. צילומי המסך נלקחו מסביבת הבדיקות המקומית של המחברים. לא נכללו נתוני משתמשים מצד שלישי או מידע חסוי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

שם משתנהסוג נתוניםקלט/פלטמשמעות פיזיקליתתפקיד במודלטווח/הגדרה
הפעלבוליאנינא להזין את הטקסט המקור באנגלית לצורך התרגום.מפסק הפעלת מאווררשולט בשאלה האם המודל מקבל את קלט ה-PWM. כאשר הערך הוא True, u = PWM; כאשר הערך הוא False, u = 0.נכון / שגוי
אפנון רוחב פולס (PWM)DBLנא להזין את הטקסט למסמך כדי להתחיל בתרגום.קלט הנעהקובע את עוצמת ההנעה הבסיסית של המאוורר ומהווה את הקלט העיקרי המשמש לחישוב מהירות המצב היציב SteadyRPM.0-1, צעד 0.01
טעינהDBLאנא ספק את הטקסט למסירה לצורך תרגום.מקדם עומסמתאר את השפעת ההחלשה של העומס על מהירות המצב היציב. ככל שהעומס עולה, מהירות המצב היציב פוחתת.0-1, צעד 0.01
TauDBLאנא ספק את הטקסט באנגלית שברצונך לתרגם.קבוע זמן התגובהקובע את המהירות שבה מהירות המאוורר מתקרבת למהירות המצב היציב מהמצב הקודם.0.1-5, בצעד של 0.1
KMaxRPMDBLאנא ספק את הטקסט להתרגום.מהירות מרביתקובע את המהירות המקסימלית המותרת על ידי המודל ומשמש להגבלת מהירות ולנורמליזציה.500-6000, קפיצות של 100
הפרעהDBLאנא ספק את הטקסט המקור באנגלית שברצונך לתרגם.קלט הפרעהמייצג את השפעתה של הפרעה חיצונית או תנודה בעומס על המהירות, הזרם וההספק במצב יציב.0-1, שלב 0.1
מהירות (סל"ד)DBLפלטמהירות בפועלמייצג את מהירות הפלט הנוכחית של המאוורר, והוא מעודכן באמצעות דינמיקה אינרציאלית מסדר ראשון.חושב על ידי המודל
SteadyRPMDBLפלטמהירות מצב יציבמייצג את מהירות מצב היציב התאורטית תחת תנאי הקלט הנוכחיים.חושב על ידי המודל
TimeSDBLפלטזמן ריצהמייצג את זמן ההרצה הרציף של המודל.חושב על ידי המודל
SpeedNormDBLפלטמהירות מנורמלתמייצג את היחס בין SpeedRPM ל-KMaxRPM.0-1 או חישוב על ידי המודל
זרםADBLפלטנוכחימייצג את זרם המודל המשוער, אשר משתנה בהתאם לקלט ההנעה ולקלט ההפרעה.חושב על ידי המודל
PowerWDBLפלטעוצמהמייצג את הספק המודל המוערך, שחושב על סמך קבוע המתח והזרם.חושב על ידי המודל
נקודת יעץDBLנא להזין את הטקסט למסירה לתרגום.מיקום רצויקובע את המיקום שהמנוע צריך להגיע אליו ומגדיר את השגיאה e ביחס למיקום בפועל Position.-3-3, שלב 0.1
KcDBLאנא ספק את הטקסט המקור באנגלית לתרגום.הגבר פרופורציונלימכוונן את עוצמת התגובה של בקר ה-PID לשגיאה.0-10, צעד 0.1
טיטניוםDBLנא לספק את טקסט המקור באנגלית לתרגום.זמן אינטגרלימכוונן את הפעולה האינטגרלית של בקר ה-PID ומשמש להפחתת השגיאה במצב רגוע.0-10, בקפיצות של 0.1
TdDBLנא להזין את הטקסט למסירה.זמן נגזרתמכוונן את פעולת הנגזרת של בקר ה-PID ומשמש לדיכוי שינויי שגיאה מהירים מדי ולשיפור התגובה הדינמית.0-5, שלב 0.1
הפרעהDBLאנא ספק את טקסט המקור באנגלית שברצונך לתרגם.קלט הפרעהמייצג הפרעה חיצונית המתווספת לכניסת המנוע, ופועלת על מודל המנוע יחד עם מתח הבקרה.0-10, בכ increments של 0.1
איפוס בקרתבוליאניאנא ספק את הטקסט למקור לצורך תרגום.איפוס בקרתמפעיל ניקוי של מצב המודל כך שהמיקום, המהירות הזוויתית, הזרם, השגיאה והאיבר האינטגרלי יחזרו למצביהם הראשוניים.נכון / לא נכון
מיקוםDBLפלטמיקום ממשימייצג את המיקום הזוויתי הנוכחי של המנוע ומשמש כמשתנה המשוב עבור בקרת PID.חושב על ידי המודל
מתח חשמליDBLפלטמתח בקרהמייצג את פלט בקר ה-PID לאחר הגבלת מתח ומשפיע על כניסת המנוע.חושב על ידי המודל; מוגבל ל-24V- עד 24V
זמןDBLפלטזמן הרצהמייצג את זמן ההפעלה הרציף של דגם המנוע.חושב על ידי המודל
מהירות זוויתית נמדדתDBLפלטמהירות זוויתית נמדדתמייצג את המהירות הזוויתית הנוכחית של המנוע ומהווה את פלט המצב המכני של המנוע.חושב על ידי המודל

טבלה 1: משתני קלט ופלט המשמשים בדוגמאות של המאוורר ומנוע ה-DC. הטבלה מפרטת את שם כל משתנה, סוג הנתונים, תפקיד הקלט/פלט, המשמעות הפיזיקלית, הטווח המומלץ וגודל הצעד.

פרמטרערךמשמעות פיזיקליתתפקיד במודל
R1התנגדות עוגןמייצג את רכיב ההתנגדות במעגל העוגן של המנוע וקובע את מפלט המתח R × im במשוואת הזרם.
L0.5השראת עוגןמייצג את השראות מעגל העוגן וקובע את קצב שינוי הזרם. ערך L גדול יותר גורם לתגובת זרם איטית יותר.
ג'0.01מומנט התמדהמייצג את התנגדות הרוטור של המנוע לשינויים בתאוצה הזוויתית וקובע את המהירות שבה משתנה המהירות הזוויתית.
b0.1מקדם ריסון צמיגימייצג שיכוך מכני ומתאר את מומנט השיכוך המעכב את העלייה במהירות הזוויתית במהלך סיבוב.
Kt0.01קבוע מומנטמייצג את מקדם הפרופורציונלי הממיר את זרם העוגן למומנט אלקטרומגנטי.
Ke0.01קבוע הכוח האלקטרומנינגי הנגדימייצג את המקדם הפרופורציונלי שבאמצעותו מהירות זוויתית יוצרת כוח אלקטרו-מניע נגדי, ומתאר את השפעת המשוב של המהירות על הזרם.
Vmax24מתח בקרה מקסימלימייצג את הגבול של מתח המוצא של הבקר ושומר על המתח בטווח שבין 24V- ל-24V.
dt0.001שלב סימולציה בדידמייצג את מרווח הזמן עבור כל עדכון מצב מבוסס לולאה, ומשמש לעדכון הזרם, המהירות הזוויתית, המיקום וזמן ההרצה.

טבלה 2: פרמטרים פנימיים המשמשים במודל בקרת מיקום PID של מנוע DC. הטבלה מפרטת את הפרמטרים החשמליים והמכניים, הסמלים, הערכים המספריים, היחידות והתפקידים במודל.

קבצי קידוד נלווים: קבצי מקור והגדרות מלאים לשחזור הדוגמאות של המאוורר ומנוע ה-DC. קבצי הקידוד הנלווים כוללים את קוד ה-LabVIEW Formula Node, הגדרות ה-reverse-proxy של Caddy, קבצי front-end ב-XHTML וקבצי מקור של LabVIEW VI ששימשו בפרוטוקול זה. הקובץ Code in LabVIEW Formula Node.docx מכיל את קוד ה-Formula Node עבור מודלי בקרת מיקום PID של המאוורר ומנוע ה-DC. הקובץ Caddyfile.txt מכיל את הגדרות שרת האינטרנט המקומי וה-reverse-proxy. הקבצים Fan_Automatic_UI.xhtml ו-Motor_Automatic_UI.xhtml מכילים את לוגיקת ה-Web front-end מבוססת המטא-דאטה. הקבצים fengshan.vi ו-Motor.vi הם קבצי ה-VI של ה-LabVIEW back-end עבור ניסויי המאוורר והמנוע.אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

דיון

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 לעדכן משתנים כגון מהירות מאוורר, מיקום מנוע, מהירות זוויתית של מנוע, מתח וזמן במהלך ההרצה. לאחר בניית ה-VI, שם הניסוי (experiment Name) ב-RIP Configuration חייב להתאים בדיוק ל-experiment ID המשמש בקובץ ה-XHTML התואם, ונתיב ה-VI (VI Path) חייב להפנות ל-VI השמור בפועל. הגדרות אלו חשובות כיוון שממשק המשתמש האינטרנטי (Web front end) אינו מקודד באופן קשיח (hardcode) את המשתנים של כל ניסוי. תחת זאת, הוא מסתמך על המטא-נתונים המוחזרים מה-RIP Server כדי לזהות משתנים לכתיבה, משתנים לקריאה, סוגי נתונים ותכונות מספריות10,11.

בעיות פתרון התקלות העיקריות קשורות לעקביות בין מזהה הניסוי (experiment ID) בקובץ ה-XHTML, הגדרות ה-RIP Configuration, ה-RIP WebService והגדרות ה-Caddy proxy. אם מזהה הניסוי בקובץ ה-XHTML אינו תואם לשם הניסוי (experiment Name) ב-RIP Configuration, דף האינטרנט לא יוכל לבקש את המטא-דאטה הנכון ולכן לא יוכל להפיק את הבקרים ושדות הפלט הצפויים. אם נתיב ה-VI (VI Path) שגוי או ששירות ה-RIP WebService לא הופעל, דף האינטרנט עשוי להיפתח אך לא יוכל לתקשר עם ה-back end של LabVIEW. אם Caddy אינו פועל, הדפדפן לא יוכל לגשת לכתובת ה-proxy המקומית שנבחרה ועשוי להציג הודעת ERR_CONNECTION_REFUSED, כפי שמוצג ב-איור 13. אם Caddy פועל אך יעד ה-reverse-proxy אינו תואם לפורט של ה-RIP WebService, הדף עשוי להיטען בעוד שבקשות RIP POST ייכשלו עם שגיאת 502 Bad Gateway, כפי שמוצג ב-איור 14. אם נתיב ה- /RIP/SSE* אינו פועל כהלכה, הדף עשוי להיפתח ולהציג בקרים, אך ערכי הפלט לא יעודכנו בזמן אמת. בתפעול רגיל, כלי המפתח של הדפדפן צריכים להראות טעינת דף מוצלחת, בקשות RIP POST ובקשת SSE פעילה עם מזהה הניסוי הנכון, כפי שמוצג ב-איור 15. לפיכך, יש להתחיל את פתרון התקלות בבדיקת מזהה הניסוי, נתיב ה-VI, סטטוס ה-RIP WebService, מצב הפעלה של Caddy, פורטים של ה-proxy ונתיב ה-SSE. אם התקשורת עדיין פועלת בצורה חריגה, הפעלה מחדש של ה-RIP WebService ושל Caddy, ניקוי מטמון (cache) הדפדפן או חזרה על הבדיקה בדפדפן אחר עשויים לסייע בהבחנה בין התנהגות ספציפית לדפדפן לבין בעיות קונפיגורציה של RIP/Caddy.

הפרוטוקול הנוכחי ניתן לשחזור בשתי הדוגמאות כיוון שאותו תהליך עבודה של בנייה-רישום-פריסה-אימות (build-register-deploy-verify) מיושם הן על מודל מהירות מאוורר והן על מודל בקרת מיקום PID של מנוע DC. כדי להפחית את התלות בארגזי כלים (toolboxes) ייעודיים, ה-VIs של ה-back-end נבנו מחדש באמצעות מבני LabVIEW בסיסיים, הכוללים בקרים ומחוונים של ה-Front Panel, לולאות While, אוגרי העברה (Shift Registers), צמתי נוסחאות (Formula Nodes), ומשתנים בוליאניים ומספריים סקאלריים סטנדרטיים. עם זאת, השחזור בין גרסאות שונות של LabVIEW, התקנות Windows וסביבות רשת מקומיות עדיין תלוי בפרטי הגדרה כגון נתיבי קבצים, הרשאות גישה, פורטים מקומיים, פקודות הפעלת שירותים והתנהגות הדפדפן. ניתן להרחיב את תהליך העבודה גם לניסויים מרחוק הקשורים לחומרה, אך אין לפרש את השיטה כזיהוי חומרה ישיר מצד ה-Web. ממשק ה-Web (ה-front end) מזהה בקרים ומחוונים של LabVIEW Front Panel באמצעות מטא-נתוני RIP. לכן, חיישנים, אקטואטורים, מכשירים או התקני בקרת תהליכים חייבים להיות מחוברים ומעובדים תחילה ב-VI של ה-back-end ב-LabVIEW באמצעות דרייברים מתאימים לחומרה, מודולים לרכישת נתונים, מודולים לבקרת מכשירים או מנגנוני התאמת חומרה אחרים. לאחר שמידות החומרה ופקודות הבקרה ממופות למחוונים ובקרים ב-Front Panel, ממשק ה-Web מבוסס ה-RIP יכול לזהות משתנים אלו באותו אופן שבו הוא מזהה את משתני הסימולציה המשמשים בפרוטוקול זה. מחקרים קודמים על מעבדות מרחוק מבוססות LabVIEW הראו כי ניתן להשתמש ב-LabVIEW כסביבת back-end עבור ניסויי הנדסת בקרה מרחוק, ניסויי רובוטיקה, מתקני בקרת תהליכים, רכישת נתוני חיישנים ואינטראקציה עם התקנים פיזיים9,12,17,18,19,20.

איור 16 מציג דוגמה מייצגת אחת למימוש שהוקלטה במהלך ניסוי מאוורר מקומי. קוד ה-front-end הותאם להקליט את זמן הבקשה/תגובה של המטא-דאטה, את מספר משתני המטא-דאטה, את זמן יצירת ממשק המשתמש (UI) המבוסס על מטא-דאטה, את זמן פתיחת חיבור ה-SSE ואת נתוני ה-SSE שהתקבלו. בדוגמה זו, קונסולת הדפדפן דיווחה על זמן בקשה/תגובה של המטא-דאטה של 68.00 ms, זיהתה 7 משתנים הניתנים לכתיבה ו-7 משתנים הניתנים לקריאה ממטא-דאטת ה-RIP, יצרה את אלמנטי ה-UI התואמים ב-2.00 ms, ופתחה את חיבור ה-SSE ב-16.00 ms. רשומות נתוני ה-SSE החוזרות הראו כי משתני פלט כגון SpeedRPM, TimeS, SteadyRPM, SpeedNorm, CurrentA, ו-PowerW התקבלו באופן רציף מה-back end של LabVIEW. תצוגת מנהל המשימות באותו מצב בדיקה מקומי הראתה ניצול מעבד (CPU) של כ-1.5% ו-391.7 MB של זיכרון עבור תהליך Firefox, בעוד שתהליך LabVIEW הראה ניצול מעבד של 0% ו-9.2 MB של זיכרון בזמן הלכידה. תצפיות אלו מספקות ראיה בסיסית לכך שניתן היה לצפות באחזור מטא-דאטה, ביצירת UI מבוססת מטא-דאטה, בתקשורת RIP/SSE ובעומס מעבד ברמת התהליך בסביבת הפריסה המקומית. עם זאת, נתונים אלו נועדו לאימות ברמת המימוש ולא כבנצ'מרק ביצועים מקיף. הערכה שיסטית של הביצועים תחת דפדפנים שונים, ניסויים חוזרים, עומסי משתנים כבדים יותר, חומרה פיזית ומספר משתמשים סימולטניים נותרת הכרחית כעבודה עתידית.

לשיטה זו ישנן גם מגבלות, במיוחד כאשר היא מורחבת למבני נתונים מורכבים, ניסויים בחומרה ותפעול של מספר משתמשים. זרימת העבודה הנוכחית מתאימה ביותר למשתני קלט ופלט מספריים סקלאריים ובוליאניים. היא אינה מספקת באופן אוטומטי תמיכה מלאה במערכים מורכבים, אשכולות (clusters), מבני נתונים מקננים, קשרי תרשימים או ויזואליזציות ספציפיות לתחום. מקרים אלו עשויים לדרוש כללי מיפוי מטא-נתונים נוספים או רכיבי קצה (front-end) שנכתבו ידנית. ממשק המשתמש הנוצר אוטומטית יכול ליצור בקרים ותצוגות בסיסיים ממטא-נתוני המשתנים, אך הוא אינו יכול להסיק באופן מלא את הקשר הפיזי בין המשתנים, לבחור את הויזואליזציה המתאימה ביותר, או לתכנן אינטראקציות בטיחותיות ספציפיות לניסוי. כאשר זרימת העבודה מורחבת לציוד אמיתי, נדרשים שיקולים נוספים, כולל דרייברים לחומרה, כיול מכשירים, מגבלות דגימה, מגבלות אקטואטורים, לוגיקת עצירה חירוםית, אימות משתמשים ומנגנוני בקרת כתיבה למספר משתמשים. ניתן לגשת לפריסה הנוכחית גם באמצעות מספר מכשירים לקוח דרך דפדפני אינטרנט סטנדרטיים באותה סביבת רשת מקומית. כפי שמוצג ב-איור 17, אותו דף ניסוי של מאוורר נפתח בו-זמנית בדפדפן שולחני ובדפדפן נייד, ושני הלקוחות הציגו את הבקרים שנוצרו אוטומטית ואת משתני הפלט התואמים. תצפית זו מעידה על גישה בסיסית בו-זמנית של מספר לקוחות לצפייה ואינטראקציה עם אותו דף ניסוי. עם זאת, אין לפרש זאת כמסגרת מלאה לבקרת מספר משתמשים, מכיוון שהמימוש הנוכחי אינו כולל אימות משתמשים ייעודי, נעילת בקרה, בוררות כתיבה בו-זמנית, תורי כתיבה או מנגנוני פתרון קונפליקטים. מגבלות אלו עולות בקנה אחד עם מחקרים קודמים על מעבדות מרחוק, שבהם מעבדות מרחוק מורכבות או שיתופיות דורשות בדרך כלל עיצוב ממשק ספציפי לניסוי, מנגנוני סנכרון, מגבלות בטיחות ולוגיקת ניהול משתמשים13,14,15,16,17.

הערך המתודולוגי של פרוטוקול זה אינו בכך שהוא מציג ארכיטקטורת RIP חדשה או מרחיב את סוגי הנתונים הנתמכים על ידי RIP. במקום זאת, ערכו טמון באספקת נתיב יישום מלא וניתן לשחזור להחלת מנגנון אוטומטי להפקת ממשק משתמש (UI) מבוסס RIP על מערכות LabVIEW שונות. בהשוואה לכתיבת ממשק Web מותאם אישית עבור כל ניסוי, תהליך עבודה זה מפחית את הצורך ביישום חוזר של פריסת בקרות בסיסית, קישור משתנים ולוגיקת תקשורת קריאה/כתיבה כאשר ה-VI של ה-back-end חושף משתנים תואמים8,9,10,11. לפיכך, הפרוטוקול שימושי להוראת הנדסה, פיתוח מעבדות מרחוק ופריסה מהירה של ניסויי הוראה או סימולציות בסיכון נמוך הדורשים כיוונון פרמטרים מבוסס דפדפן וניטור מצב בזמן אמת. עבודה עתידית צריכה להרחיב את תהליך העבודה למבני נתונים מורכבים יותר, התקני ניסוי פיזיים, בקרת גישה רשמית למספר משתמשים והערכה כמותית של הביצועים, כולל זמן הפקת הממשק, השהיית תקשורת (latency), יציבות סנכרון, עומס שרת, תקורת CPU וידידותיות המשתמש של ה-front-end.

גילויים

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.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי תוכניות ההכשרה לתשיתי חדשנות לבשלבים ראשוניים של התואר באוניברסיטת ווהאן.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
שרת פרוקסי CaddyCaddyN/Aפרוקסי הפוך המשמש להגשת ממשק המשתמש של האינטרנט ולהעברת בקשות /RIP לשירות האינטרנט (WebService) של RIP
Caddyfileהוכן על ידי המחבריםN/Aמגדיר נתיבי קבצים סטטיים ונתיבי פרוקסי הפוך לתקשורת RIP
Fan_Automatic_UI.xhtmlהוכן על ידי המחבריםN/Aממשק משתמש של רשת מבוסס מטא-נתונים עבור ניסוי המאוורר
LabVIEWNational Instruments2026תוכנה המשמשת לבנייה ולהרצה של fengshan.vi ו-Motor.vi
מערכת ההפעלה Microsoft WindowsMicrosoftWin11מערכת ההפעלה המשמשת להרצת LabVIEW, שירות האינטרנט (WebService) של RIP, Caddy והדפדפן.
Motor_Automatic_UI.xhtmlהוכן על ידי המחבריםN/Aממשק משתמש של רשת מבוסס מטא-נתונים עבור ניסוי המנוע
דפדפן שולחן Mozilla FirefoxMozilla2026דפדפן שולחן המשמש לגישה לממשק המשתמש של האינטרנט, כלי מפתחים, תצפיות על תזמון/משאבים וצילומי מסך של רשת/קונסולה.
שירות האינטרנט (WebService) של RIPUNEDLabshttps://github.com/Nebulous-Systems/rip-server_labviewמקבל בקשות RIP POST ומספק את שכבת התקשורת של שירות האינטרנט המשמשת את ממשק הקדמה של הדפדפן.
מנהל המשימות של WindowsMicrosoftמובנה ב-Windowsמשמש להקלטת תצפיות על CPU וזיכרון ברמת תהליך עבור תהליכי הדפדפן ו-LabVIEW.

מקורות

  1. Gomes, L., Bogosyan, S. Current trends in remote laboratories. IEEE Trans Ind Electron. 2009;56(12):4744–4756.
  2. Ma, J., Nickerson, J. V. Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review. ACM Comput Surv. 2006;38(3):7-es.
  3. Heradio, R. et al. Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis. Comput. Educ. 2016;98:14–38.
  4. May, D., Jahnke, I., Moore, S. Online laboratories and virtual experimentation in higher education from a sociotechnical-pedagogical design perspective. J. Comput. High. Educ. 2023;35:203–222.
  5. Amador Nelke, S. et al. Enhancing lessons on the Internet of Things in science, technology, engineering, and medical education with a remote lab. Sensors.2024;24(19):6424.
  6. Lei, Z. et al. Interactive and visualized online experimentation system for engineering education and research. J. Vis. Exp. 2021;(177):e63342.
  7. Zhang, G., Lei, Z., Hu, W., Zhou, H. Online virtual reality networked control laboratory applied in control engineering education. J. Vis. Exp. 2024;(204):e66432.
  8. Fabregas, E., Farias, G., Dormido-Canto, S., Dormido, S., Esquembre, F. Developing a remote laboratory for engineering education. Comput. Educ. 2011;57(2):1686–1697.
  9. Chacón, J., Vargas, H., Farias, G., Sánchez, J., Dormido, S. EJS, JIL Server, and LabVIEW: An architecture for rapid development of remote labs. IEEE Trans. Learn. Technol.2015;8(4):393–401.
  10. Chacón, J., Farias, G., Vargas, H., Visioli, A., Dormido, S. Remote Interoperability Protocol: A bridge between interactive interfaces and engineering systems. IFAC-PapersOnLine.2015;48(29):247–252.
  11. de la Torre, L., Chacón, J., Chaos, D., Heradio, R., Chandramouli, R. Using IoT-type metadata and smart Web design to create user interfaces automatically. IEEE Trans. Ind. Inform. 2023;19(3):3109–3118.
  12. Chaos, D., Chacón, J., Lopez-Orozco, J. A., Dormido, S. Virtual and remote robotic laboratory using EJS, MATLAB, and LabVIEW. Sensors. 2013;13(2):2595–2612.
  13. Haj-Hosseini, N., Jonasson, H., Stridsman, M., Carlsson, L. Interactive remote electrical safety laboratory module in biomedical engineering education. Educ. Inf. Technol. 2024;29:20505–20521.
  14. Galán, D. et al. Safe experimentation in optical levitation of charged droplets using remote labs. J. Vis. Exp. 2019;(143):e58699.
  15. Kurtz, M., Benabbou, A., Pons, C., Broisin, J. Collaboration in virtual and remote laboratories for education: A systematic literature review. Int. J. Comput.-Support. Collab. Learn. 2025;20:549–603.
  16. Zamarreño, J. M., Ríos, J. C., Alonso, G. Virtual and remote laboratory as a complementary support in control education. Discov. Educ. 2025;4:477.
  17. Chacón, J., Sáenz, J., de la Torre, L., Díaz, J. M., Esquembre, F. Design of a low-cost air levitation system for teaching control engineering. Sensors. 2017;17(10):2321.
  18. Stefanovic, M., Cvijetkovic, V., Matijevic, M., Simic, V. A LabVIEW-based remote laboratory experiments for control engineering education. Comput. Appl. Eng. Educ.2011; 19(3):538–549.
  19. González, I., Calderón, A. J., Mejías, A., Andújar, J. M. Novel networked remote laboratory architecture for open connectivity based on PLC-OPC-LabVIEW-EJS integration. Application in remote fuzzy control and sensors data acquisition. Sensors. 2016;16(11):1822.
  20. Abdulwahed, M., Nagy, Z. K. Developing the TriLab, a triple access mode (hands-on, virtual, remote) laboratory, of a process control rig using LabVIEW and Joomla. Comput. Appl. Eng. Educ. 2013;21(4):614–626.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

RIPCaddyPID

מאמר זה פורסם

הסרטון יגיע בקרוב

צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.