Steuerung der Flat Field-Lampen im 2.2m und 3,5m Tel.

Centro Astronomico Hispano Aleman, 22.04.2003
Wolfgang Müller


1. Allgemeines - Bedienung

GUI
Mit der Installation der Flat-Fielt-Lampensteuerung soll deren Bedienung verbessert werden.
Den Astronomen steht an einer Workstation ein GUI zur Verfügung, mit denen alle Funktionen der Lampen geschaltet werden können.

Flat-Field-GUI

Das GUI wird mit

ULTRA(1...) login-staff-password-ffl
oder
ULTRA(1...) login-obs35-password-ffl

aufgerufen.
Damit sind die Lampen sogleich betriebsbereit. Die Lampe Nr5 ist in ihrer Intensität einstellbar, das mit einem Bargraph veranschaulicht wird.
Mit dem Knopf "Status" kann ein zusätzliches Fenster geöffnet werden, das eventuelle Fehlermeldungen anzeigt.

Bedienung als Skript-Programm
Das Zusatzprogramm "flats" auf der ULTRA erlaubt auch die Bedienung mit Textkommandos. Dieses Programm kann als Skript in andere Programme integriert werden.

ultra1[obs35] > flats

flats Ver. 1.0 - Flat Field Lamps Commands Driven Version
E. Guindos - @IkeSoft (CAHA 2002)

Syntax:

flats [ ALLOFF ] || [ L ON || OFF [i] ]

Where:

When lamp 5 is put to ON, you MUST select an intensity from 0 to 9 All arguments are not case sensitive except ALLOFF which must be Upper Case Without arguments you'll see this help

Bedienkonsole
Die Lampen können auch mit einer Bedienkonsole gesteuert werden. Die Konsole beinhaltet eine eigene SPS. Gewöhnlich wird dieses Gerät nur zu Testzwecken benutzt.

Konsole

1.1 Das Konzept

Die Steuerung ist an den Rechner "ULTRA" seriell angeschlossen. Die Lampen können also über das Rechnernetz oder von ausserhalb mittels Internet, bedient werden.

Blockbild Flat-Field

Für die Realisierung der Lampensteuerung wurde folgendes vorgegeben:

Die Steuerung wurde mit einer SPS aufgebaut.

2. Download der Schaltpläne

Schaltungspläne ansehen oder ausdrucken als -Dokument :

 Flat-Field-Lampen Steuerung mit SPS 22m - und 35m Teleskop

 Schaltplan Netzteil

 Bedienkonsole

3. Hardware-Beschreibung

Wenn alle Lampen eingeschaltet werden, ist die Last annähernd 4 KW. Deshalb ist die Spanungsversorgung der Steuerung ist dreiphasig (3 X 400V).

    Flat-Field_Lampen 2.2m Tel
Lampen im 2.2m Teleskop

    Flat-Field_Lampen 3.5m Tel
Lampen im 3.5m Teleskop

3.1 SPS

    Schaltschrank mit SPS im 3.5m Tel.

Die Steuerung übernimmt eine SPS (MITSUBISHI FX2N32MR-ES), die mit einer seriellen Schnittstelle (RS232) ausgerüstet ist.

Die Eingänge werden mit den +24V angesteuert, die von der SPS selbst geliefert wird.

Die Ausgänge schalten die Signale:

3.2 Sromüberwachung

Die Astronomen haben kein Sichtkontrolle zu den Lampen. Deshalb wird der Strom jeder Lampe mit Stromrelais überwacht und als Rückmeldung Ein/Aus verwendet. Der grün / schwarze Punkt im Bedien-GUI ist direkt von der Stromüberwachung abgeleitet.

3.3 Intensitätsregelung

Die Lampe 5 ist eine 12V/10W Halogenlampe.
Die Intensität der Lampe kann in 10 Stufen geregelt werden. Das ist mit einer Konstantstromquelle realisiert, deren Strom mit der Kombination von 5 Widerständen eingestellt werden kann.
Näheres hierzu siehe unter: 4.2 SPS-Programm

4. Softwarebeschreibung

Die SPS-Programme liegen als Ausdruck vor. Weil nicht bei jeder Programmäderung ein Ausdruck angefertigt werden kann, muss beachtet werden, dass die aktuellste Version sich auf zwei Sicherheitskopieen befindet. Eine bis ins Detail gehende Beschreibung würde zu umfangreich werden. Es muss davon ausgegangen werden, dass, bei Manipulationen an Programmen, eine gewisse Erfahrung mit der SPS-Programmierung besteht.

4.1 Datenkommunikation

-Die Schnittstelle RS232 ist mit 19200 baut und einem End-Bit eingestellt.
-Die Stringlänge ist einheitlich auf 11 Byt festgelegt.
-Alle Kommandos werden an Hand einer Nummer identifiziert.
-Der Nummer geht ein erläuternder Text mit 8 ASCII-Zeichen voran.
-Darauf folgt die Kommandonummer mit 2 Byt in hexadezimaler Darstellung.
-Das letzte Byt ist der CR (carrige return).
-Empfangende Strings werden nur weiterverarbeitet, wenn das 11. Byt CR ist.

Hier am Beispiel des Kommandos von der ULTRA "Lampe Nr1 einschalten" verdeutlicht:
(sp ist das ASCII-Zeichen für SPACE und wird ignoriert).

TEXTNr.CR
L A 0 1 sp O N sp 0 1 CR

Meldungen von der ULTRA zur SPS:

     Strings ULTRA an SPS

Meldungen von der SPS zur ULTRA:

     Strings SPS an ULTRA

4.2 SPS-Programm

Senden zur ULTRA:
Das Kommunikationsprogramm zur ULTRA ist so beschaffen, dass ein zu sendender Befehl zunächst in ein Speicher übernommen wird, der bei jedem Programmzyklus ausgelesen und nach erfolgter Sendung zurückgesetzt wird. Somit können auch mehrere Signale gleichzeitig anliegen, die dann um die Programmzycluszeit (ca. 10msec) versetzt zum TECS gesendet werden. Diese Art von FIFO-Speicher hat nur eine Speichertiefe von einem Befehl, was aber ausreichend ist. Ein Aus/Einbefehl der unterhalb einer Programmcycluszeit liegt, kann also nicht der ULTRA mitgeteilt werden.

Empfangen von der ULTRA:
Die Störsicherheit des Empfangs wird dadurch erhöht, dass grundsätzlich nur Kommandos akzeptiert werden, deren letztes Byt (Das Elfte) CR ist.
Das Programm identifiziert die Kommandos anhand der Kommandonummer )Ausser der Nummer und CR werden alle anderen Byts ignoriert). Mittels der SPS-Anweisung "SER" (Serch) sucht das Programm in einer Kommandoliste die empfangende Nummer. Nur wenn die Nummer vorhanden ist, wird sie in ein Register geschrieben, dass mit der Anweisung "DECO" (dekodieren) auf entsprechende Merker gelegt wird. Diese Merker steuern die Ausgänge der SPS.

Intensitätssteuerung der Lampe Nr.5:
Wie unter  3.3 Intensitätsregelung  angedeutet, wird die Helligkeit der Lampe 5 mit 5 Widerständen in 10 Stufen eingestellt.
Dafür sendet die ULTRA einen dezimalen Wert von 0 bis 9. Dieser Wert wird binär auf die Ausgänge Y10 bis Y13 gelegt.

     Strom-Intensitäts-Regelung

Beim Wert "0" sind alle Y-Kontakte geöffnet und es wirkt nur der 363R Widerstand auf die Konstantstromquelle, das ist die geringste Helligkeit. Bei den Werten 1 bis 9 schliessen / öffnen die Kontakte entsprechend dem binären Bitmuster. Die Widerstandswerte sind so bemessen, das die Helligkeit (Strom) proportional dem Gesamtwiderstand ist.