AREXX ARX SAM04-LAN Instructions

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I/O KONTROLLER

SAM-04 LAN

ANLEITUNG: SAM-04 LAN

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Inhaltsverzeichnis

1. Produktbeschreibung SAM I/O LAN Kontroller 5

1.2. Spezifikationen 6

2. Hardware 6

3. Erster Netzwerkanschluss 8

  3.1. SamnetworkCongprogramm  8

4. Webschnittstelle 10

5. Telnet-Schnittstelle 18

6. Zustandautomat (statemachine) 20

7. StarUML to SAM Software 21

xx. APPENDIX

A. Sicherheitsvorschriften 29

AREXX und SAM I/O controller sind registrierte Warenzeichen von AREXX Engineering - HOLLAND.

© Deutsche Übersetzung/German translation (März 2013): AREXX Engineering (NL). Diese Beschreibung ist urheberrechtlich geschützt. Der Inhalt darf auch nicht teilweise kopiert oder übernommen werden ohne schriftlicher Zustimmung des europäischen Importeurs:

AREXX Engineering - Zwolle (NL).

Hersteller und Vertreiber sind nicht haftbar oder verantwortlich für die Folgen unsachgemäßer Behandlung, Einbaufehler und oder Bedienung dieses Produkts bei Mißachtung der Bauanleitung. Der Inhalt dieser Gebrauchsanleitung kann ohne vorherige Ankündigung unsererseits geändert werden.

Technische Unterstützung SAM:

WWW.AREXX.COM

Fabrikant: AREXX Engineering

Software: Having Software

WWW.MULTILOGGER.NL

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Impressum

Nervistraat 16 8013 RS Zwolle The Netherlands

Tel.: +31 (0) 38 454 2028 Fax.: +31 (0) 38 452 4482

E-Mail: Info@arexx.nl

“SAM-04 LAN” sind eingetragenes Warenzeichen von AREXX Engineering. Alle anderen Warenzeichen stehen im Besitz ihrer jeweiligen Eigentümer. Wir sind nicht verantwortlich für den Inhalt von externen Webseiten, auf die in dieser Anleitung verlinkt wird!

Hinweise zur beschränkten Garantie und Haftung

Die Gewährleistung von AREXX Engineering beschränkt sich auf Austausch oder Reparatur des Geräts und seines Zubehörs innerhalb der gesetzlichen Gewährleistungsfrist bei nachweislichen Produktionsfehlern, wie mechanischer Beschädigung und fehlender oder falscher Bestückung elektronischer Bauteile, ausgenommen aller über Steckverbinder/Sockel angeschlossenen Komponenten. Es besteht keine Haftbarkeit für Schäden, die unmittelbar durch, oder in Folge der Anwendung des Geräts entstehen. Unberührt davon bleiben Ansprüche, die auf unabdingbaren gesetzlichen Vorschriften zur Produkthaftung beruhen. Sobald Sie irreversible Veränderungen (z.B. Anlöten von weiteren Bauteilen, Bohren von Löchern etc.) am Roboter oder seinem Zubehör vornehmen oder der Roboter Schaden infolge von Nichtbeachtung dieser Anleitung nimmt, erlischt jeglicher Garantieanspruch!

Die Garantie gilt nicht bei Nichtbeachtung dieser Anleitung! Außerdem ist AREXX Engineering nicht verantwortlich für Schäden jeglicher Art, die infolge der Nichtbeachtung dieser Anleitung entstanden sind. Bitte beachten Sie unbedingt die „Sicherheitshinweise“.

Es kann nicht garantiert werden, dass die mitgelieferte Software individuellen Ansprüchen genügt oder komplett unterbrechungs und fehlerfrei arbeiten kann. Weiterhin ist die Software beliebig veränderbar und wird vom Anwender in das Gerät geladen. Daher trägt der Anwender das gesamte Risiko bezüglich der Qualität und der Leistungsfähigkeit des Gerätes inklusive aller Software. Bitte beachten Sie auch die entsprechenden Lizenzvereinbarungen auf der CD-ROM! Prüfen Sie bei problemen auf www.arexx.com ob es ein neue Soft-

ware version gibt.

Diese Bedienungsanleitung ist urheberrechtlich geschützt. Der Inhalt darf ohne vorherige schriftliche Zustimmung des Herausgebers auch nicht teilweise kopiert oder übernommen

werden! Änderungen an Produktspezikationen und

Lieferumfang vorbehalten. Der Inhalt dieser Bedienungsanleitung kann jederzeit ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Neue Versionen dieser Anleitung erhalten Sie kostenlos auf

http://www.arexx.com/

WICHTIG

Vor dem ersten Gebrauch dieses SAM-04 I/O Kontroller lesen Sie bitte zuerst die Gebrachsanleitung aufmerksam durch! Sie erklärt die richtige Handhabung und informiert Sie über mögliche Gefahren. Zudem enthält sie wichtige Informationen, die nicht allen Benutzern bekannt sein dürften

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Symbole

Im Handbuch werden folgende Symbole verwendet:

Das “Achtung!” Symbol weist auf besonders wichtige Abschnitte hin, die sorgfältig beachtet werden müssen. Wenn Sie hier Fehler machen, könnte dies ggf. zur Zerstörung des Roboters oder seines Zubehörs führen und sogar Ihre eigene oder die Gesundheit anderer gefährden!

Das “Information” Symbol weist auf Abschnitte hin, die nützliche Tipps und Tricks oder Hintergrundinformationen enthalten. Hier ist es nicht immer essentiell alles zu verstehen, aber meist sehr nützlich.

Sicherheitshinweise

- Prüfen Sie die Polung der Netzadapter.

- Halten Sie die SAM stets trocken. Wenn das Gerät einmal nass geworden ist, entfernen Sie sofort die Batterien oder die Stromversorgung

- Bei längerem Nichtgebrauch die Batterien entfernen bzw. die Stromversorgung trennen.

- Bevor Sie das Modul in Betrieb nehmen, prüfen Sie stets seinen Zustand sowie auch den der Kabel.

- Wenn Sie meinen, dass das Gerät nicht länger sicher betrieben werden kann, trennen Sie es sofort von der Stromversorgung und stellen Sie sicher, dass es nicht unabsichtlich be nutzt werden kann.

- Befragen Sie einen Fachmann, wenn sie sich der Bedienung, Sicherheit oder Anschluss des Moduls nicht sicher sind.

- Niemals das Modul in Räumlichkeiten oder unter ungünstigen Bedingungen betreiben.

- Das Modul besitzt hochempndliche Bauteile. Elektronische Bauteile sind sehr gegen statische Elektrizität empndlich. Fassen Sie das Modul nur an den Rändern an und

vermeiden Sie direkten Kontakt mit den Bauteilen auf der Platine.

Normaler Gebrauch

Das SAM04-LAN ist eine Übertragungsstation mit Netzwerkfähigkeiten. Die Übertragungsfunktionalität wird direkt aus der Netzwerkanbindung gesteuert oder in der internen Systemsteuerung festgelegt. Für die Direktansteuerung steht ihnen der interne Web-Server zur Verfügung, mit dem Sie in einem einfachen Menü die Verbindungen steuern und programmieren können.

Falls erwünscht können Sie ihre Geräten im Haus und Firma weltweit von einem beliebigen Ort steuern und überwachen, wo Ihnen eine Internetverbindung zur Verfügung steht. Die Zustandsmaschine wird programmiert mit Hilfe einer scxml-Datei (eine reduzierter Befehlssatz) und wird autark betrieben. Das System kann externe Daten aus anderen Netzwerkquellen einsammeln, zum Beispiel aus der BS1000 Multilogger Basisstation, oder aus ganz normalen Webadressen. Mit dieser Funktionalität ist das System in der Lage eine andere Hardware ansteuern auf der Basis der Messdaten aus der BS1000 Station und mit Hilfe von Steuerungsdaten aus den ganz normalen Webadressen – ohne einen PC einsetzen zu müssen. Jede andere Einsatzart als oben beschrieben kann zu Schäden und Risiken wie Kurzschluss, Brand, Stromschlag usw. führen

Ausführliche Sicherheitshinweise benden sich im Apendix dieser Anleitung.

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1. PRODUKTBESCHREIBUNG SAM-04

Der SAM-04 ist ein LAN-basierender Input/Output Controller. Das System verfügt über 8 Relais sowie 4 isolierte Eingänge (Inputs) und wird über LAN, USB oder vom eingebauten programmierbaren Zustandsautomaten gesteuert. Der SAM-04 verwendet 8 Relais mit 4 3-fachkontakten (C (“Common” beziehungsweise „Gemeinsamer Anschluss“), NO (“Normalerweise Geöffnet”) und NC (“Normalerweise Geschlossen”)), und 4 2-fachkontakten (C, NO); 4 Optokoppler-Eingänge und eine separate 5VDC Hilfsspannungsquelle um die OptokopplerEingänge mit Strom zu versorgen.

Der Controller kann auf verschiedenen Wegen angesteuert werden:

LAN Webserver: Der aktuelle Status der Relais und Eingangssignalen wird auf den Webseiten des eingebauten Webservers dargestellt. Relais können vom Webserver aus angesteuert werden. Der Webserver verfügt auch über Seiten zur

allgemeinen Konguration des Systems.

LAN Telnet: Ein- und Ausgänge werden mittels einfacher Kommandos über Telnet angesteuert.

USB: Ein- und Ausgänge werden mittels einfacher Kommandos über USB angesteuert.

Zustandsautomat: Eine Denitionsdatei für den Zustandsautomaten wird zum System hochgeladen. Dieser Zustandsautomat wird die Denitionsdatei automa-

tisch selbsttätig ausführen, wobei das System angesteuert wird von Ereignissen wie Zeitangaben, Eingangssignalen des SAMs, externen LAN-basierten Datenquellen wie BS1000 oder Webseiten.

Die Steuerungsbefehle für die Direktsteuerung sind einfach und ähneln die Kom-

mandos für die SAM-04. Die Denitionsdatei für den Zustandsautomaten basiert

auf den scxml-Standard, wobei jedoch die nicht relevante Elemente bei der Implementierung ausgelassen wurden.

Lieferumfang:

- SAM-04 I/O Kontroller

- Netzteil

- USB- und Netzwerk Kabel

- CD-ROM mit aller notwendigen Software und Anleitungen

Warnungen

* Lesen Sie vor dem Bauen zuerst die Gebrauchsanleitung aufmerksam durch. * Seien Sie beim Hantieren mit den Werkzeugen vorsichtig. * Arbeiten Sie nicht im Beisein kleiner Kinder. Die Kinder können sich an den Werkzeugen verletzen oder kleine Komponenten und Teile in den Mund stecken. * Achten Sie auf die Polung der Spannungsversorgung. * Sorgen Sie dafür, daß dalles trocken bleiben. Falls der SAM-04 naß wird, entfernen Sie die Spannungen und trocknen Sie alle Teile, so gut es geht.

* Entfernen Sie die Spannung, wenn der SAM-04 mehr als eine Woche nicht benutzt wird..

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1.2. Spezikationen:

- Stromversorgung : 12 V DC

- Stromverbrauch : etwa 500 mA

- Abmessungen (LxBxH) : 220x165x45 mm

- 4 Relais (C,NO,NC) 250V/8A

- 4 Relais (C,NO ) 250V/8A

- 4 isolierte Eingänge

- 1 separate 5VDC Hilfsspannungsquelle

- Ethernet LAN Steckeranschluss

- USB Steckeranschluss

2. Hardware

Sorgen Sie bitte dafür, dass das Gerät ausgeschaltet ist. Entfernen Sie die Abdeckung um die Relais und Eingangsanschlüsse zu orten.

Auf der Leiterplatte wird jeder Anschluss mit der genauen Funktionsangabe beschriftet:

R0 – R7 dokumentieren die Relaiskontakte S0 – S3 dokumentieren die isolierte Eingänge 5V/0V dokumentiert die separate 5VDC Hilfsspannungsquelle

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Die Relais verbinden folgende Kontaktpaare: C – on: Kontaktverbindung falls das Relais „ein“ („on“) geschaltet ist.

C – off: Kontaktverbindung falls das Relais „aus“ („off“) geschaltet ist.

Die Eingänge sind Niederspannungseingänge für Gleichspannung und können mit Hilfe der separaten 5VDC Hilfsspannungsquelle mit Strom versorgt werden. Die Eingänge sind mittels Optokopplern von der Leiterplatte getrennt.

Der SAM darf nur im Haus betrieben werden und nur mit einem 12V DC Adapter gespeist werden, der für mindestens 1000mA ausgelegt ist. Der SAM darf nicht in der Nähe von Feuchtigkeit oder brennbaren Materialien benutzt werden, wie zum Beispiel in einem Badezimmer oder in einem

Raum, in dem sich brennbaren Gasen benden können.

Eine andere Benutzung der SAM als in diesem Dokument beschrieben wird, kann eine erhebliche Schädigung des Produktes auslösen. Außerdem riskiert man dabei das Risiko eines Kurzschlusses, Feuer, Stromschlag, usw. Es ist verboten das SAM-System zu ändern. Die Relais müssen von einem professionellen Installateur oder einem anerkannten Spezialisten angeschlossen werden.

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3. Erster Netzwerkanschluss

Um den SAM mit dem Netzwerkinterface zu betreiben, muss dieser erst konguriert werden. Standardmäßig ist das System ansprechbar über seinem Netzwerknamen ‘sam’, der von zwei Ziffern gefolgt wird (zum Beispiel ‘sam32’).

Dieser Name wird auf dem SAM-Gehäuse abgebildet. Im Standardbetrieb wird DHCP benutzt um eine Netzwerkadresse abzurufen. Normalerweise würde SAM über einem Webserver erreichbar sein. Verbinden Sie deshalb SAM mit dem Netzwerk, warten Sie einige Sekunden und tragen dann den Namen http://sam00 in die URL-Fensterzeile ein, wobei Sie anstelle von 00 die auf ihrem Gerät eingeprägte Zahl verwenden sollten). Falls dieses Gerät nicht ansprechbar sein sollte, können Sie die aktuell gültigen Netzwerkpara-

meter mit dem SamNetworkCong-Werkzeug abfragen.

3.1.DasSamNetworkCongProgramm

Installieren Sie die SAM-Tools Setup Software auf Ihrem System. Verbinden Sie den SAM mit dem Netzwerk und mittels USB zum PC. Starten Sie das

SamNetworkCong Programm.

Dieses Werkzeug wird die gültigen Netzwerkparameter im SAM abfragen.

Wichtig ist die obere Statuszeile, die angibt ob die Netzwerkkonguration

gültig („valid“) oder ungültig („invalid“) ist.

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Falls die Netzwerkkonguration gültig ist (valid), sollten Sie den SAM über

die im Werkzeug abgebildeten IP-Adresse erreichbar sein.

Falls die Netzwerkkonguration ungültig ist, sollten Sie sicherstellen, dass

das System korrekt auf dem Netz angeschlossen ist. Sie können das Fenster mit einem Knopfdruck auf den „write“-Reiter auf den Schreibmodus umschalten und den DHCP-Knopf abschalten. Danach können Sie passenden statischen Netzwerkparameter festlegen. Klicken Sie dann „write“. Wechseln Sie nun wieder zum „read“-Reiter und überprüfen Sie ob die Netzwerkkon-

guration jetzt gültig ist.

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4. Webschnittstelle

Das Webinterface (Webschnittstelle) ist in zwei Teilen aufgeteilt: eine allgemein zugängliche und eine administrative Sektion für unterschiedliche Parameterbereiche. Der allgemeine Parameterbereich stellt eine Seite zur Überprüfung der Relais-Parameter und der Eingangsparameter zur Verfügung. Die Information auf dieser Seite wird alle 5 Sekunden aktualisiert:

Die Relais Statuszeile informiert Sie über den Status der Relais und Eingängen des Systems.

Status des Zustandsautomaten

(State machine status)

Der aktuelle Status des Zustandsautomaten ist ablesbar in der Seite mit dem Titel ‘State Machine’:

Diese Seite zeigt eine Tabelle mit den

externen Variablen, die in der Denitionsdatei des Zustandsautomaten deniert

worden sind.

Diese Variable werden aus externen Quellen abgelesen, wie zum Beispiel ein BS1000 Data-Logger. Die zweite Tabelle zeigt den Status der aktiven Zustandsautomaten.

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Administration (Admin)

Sie können die Administrationsseiten öffnen in dem Sie den Link mit dem Titel ‘Admin’ im oberen Teil des Bildschirms anklicken. Nach der Eingabe des Benutzer ID’s und Passwort (die Standardangaben dazu sind admin/admin) öffnet das Programm folgendes Fenster:

Die aktive Firmwareversion wird auf diesem Bildschirm angezeigt. Anschließend werden wir in diesem Handbuch die auf der linken Seite angezeigten Verknüpfungen erläutern:

Netzwerk (Network)

Dieses Fenster enthält die SAM-Parameter, die bereits zuvor im SamNet-

workCong-Tool erläutert worden sind. Sie können diese Parameter bei

Bedarf mit dem Submit-Knopf aktualisieren.

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E-mail-Parameter

Auf dieser Seite werden die Parameter festgelegt für die eMail-Serveradresse, die zum Versand der Mailbenachrichtigung an eine Mailadresse benötigt werden. Mailbenachrichtigungen können vom implementierten Zustandsautomaten versandt werden.

Das „From-Field“ deniert die Mailadresse des Absenders, das für den

Versand der Mails aus dem Zustandsautomaten eingetragen werden soll. In einigen Fällen muss dazu der Benutzername und Passwort eingetragen werden. Dazu kann man die beiden unteren Felder verwendet werden. In den meisten Fällen sind Benutzername und Passwort jedoch nicht erforderlich.

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Relais (Relays)

Die erste Option legt fest ob die Relaisbenennung bei 1 oder 0 (das heißt R1-R8, oder R0-R7) anfangen soll. Falls das Feld angekreuzt ist sind die Kommandos rückwärts kompatibel mit der früheren SAM-Version.

Die zweite Option legt fest ob die Relais des SAMs direkt aus externen Anfragen angesteuert werden darf. Falls dieses Feld angekreuzt ist, können die Relais nur vom Zustandsautomaten gesteuert werden.

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Zustandsautomat (State machine)

Der Zustandsautomat wird konguriert mit Hilfe einer Denitionsdatei ( ‘state machine denition le’). Diese Denitionsdatei ist eine xml-Datei, die alle Denitionen enthält, die man braucht um eine oder mehrere

Zustandsautomaten zu starten. Eine genauere Erläuterung ist dokumentiert im pdf-Dokument “Star UML to SAM.pdf”.

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Zeitserver (Time server)

Beim Start des SAM-04-LAN und in bestimmten Zeitabständen (die in den

Kongurationsfestlegungen festgelegt werden) wird die Zeit aus einem

Internetzeitserver abgefragt und anschließend benutzt zur Synchronisation der internen Uhrzeit des Basissystems. Diese Uhr basiert auf der Standardzeit (UTC).

Die Abgleich-Wert für die Zeitzone wird in Minuten eingetragen im Feld „Time Zone Offset“.

Die auf den Webseiten angezeigte Zeitangaben des SAMs sind die Lokalzeiten und basieren auf den Zeitangaben im für den Browser zuständigen PC.

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Passwort(Password)

Die Administrationsseiten des SAM-04-LAN können nur mit einem Passwort eröffnet werden. Das Standardpasswort ist ‘admin’ und kann auf dieser Seite geändert werden.

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Aktuellste Ereignisse (Recent Events)

Die Bildschirmseite “Recent Events” (“Aktuellste Ereignisse”) zeigt eine Übersicht der aktuellsten Ereignissen, die im SAM aufgezeichnet worden sind. Die Ergebnisse der ausgeführten Aktionen werden in Zeilen pro Ereignis angezeigt. Zusätzlich zu den aufgrund der Regeln ausgeführten Aktionen werden auch andere Ereignisse wie zum Beispiel Zugriffe zu Webseiten und DHCP-Aktionen protokolliert.

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5. Telnet-Schnittstelle (Telnet interface)

Das Telnetinterface erlaubt Ihnen einige Basisparameter für den SAM zu kongurieren. Tatsächlich bilden diese Optionen eine Untermenge der Parameterfestlegungen im Webinterface, aber unter bestimmten Bedingungen ist es günstig oder bequem ein Telnetinterface zu benutzen.

Der SAM antwortet auf TCP/IP, Port 23, ohne Codierung („No Encryption“). Der Port kann in der Netzwerkseite der Administrationssektion im Webinterface abgeschaltet werden.

FolgendeKommandossinddeniertworden:

V: zeige die aktuelle Version der Firmware (n.n.n.n). clearAllSessions: schließt alle momentan geöffneten Administrationswebsei-

ten.

Zeit- und Datumskommandos: tl: Zeige Datum und Uhrzeit, tl <datetime>: Lege Datum und Uhrzeit (Lokale Zeit) fest tu: Zeige Datum und Uhrzeit, tu <datetime>: lege Datum und Uhrzeit (UTC) fest, wobei das <datetime> Format deniert ist als: yyyy-mm-dd hh:mm:ss (Jahr-Monat-Datum, Uhrzahl,

Minutenzahl, Sekundenzahl).

ti: synchronisiere mit dem aktuellen ntp-Server, ti <ntp address> : Lege ntp-Adresse fest und synchronisiere; <ntp address> ist die IP-Nummer der Netzwerkadresse (zum Beispiel: ntp.

ubuntu.com)

tz: Zeige Zeitzonenoffset, tz <offset>: Lege Zeitzonenoffset in +/-Minuten fest.

Netzwerkfunktionen

mac: Zeige die mac-Addresse

Nachfolgende Kommandos ermöglichen die Abfrage oder Änderung der Netzwerkparametern. Um Werte zu ändern benutzen wird die „Settings“, die temporäre Parameterwerte enthalten und mit einem <i>-Kommando angepasst werden können. Sobald die „settings“, d.h. die temporäre Parameterwerte, korrekt sind kann man diese mit dem <iz>-Kommando speichern. Das <iz>-Kommando wird die aktuelle Verbindung abbauen und das SAM-Netzwerkinterface mit den aktualisierten Parameterwerten der Settings initialisieren. Parameterwerte werden aus den aktuellen Settings mit dem <ic> Kommando kopiert. ic: Zeige die aktuell gültigen Netzwerkparameter (settings) an.

ip: Schalte um auf dhcp ih: Zeige die Netzwerkparameter (settings) an. ia <ip> : Schalte um auf eine statische IP-Adresse im <ip> : Schalte um auf eine statische IP-Netzwerkmaske ig <ip> : Schalte um auf einen statischen IP-Gateway id <ip> : Schalte um auf einen statischen IP-DNS in <name> : Umschalten auf einen spezizierten Netzwerknamen iz: installiere die Parametersettings

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Relaisfunktionen

Relais können mit folgenden Kommandos gesteuert werden: Nx: aktiviert ein Relais (x = Relaisnummer) Beispiel, “N2” – aktiviert Relais 2

“N0” aktiviert alle Relais

Fx: deaktiviert ein Relais (x = Relaisnummer)

Beispiel, “F2” – deaktiviert Relais 2

“F0” deaktiviert alle Relais

Tx: schaltet ein Relais um (x = Relaisnummer)

Beispiel, “T2” – schaltet Relais 2 um

“T0” schaltet alle Relais um

SO: Zeige den Status aller 8 Relais. SI: Zeige den Status aller isolierten Eingänge. Dx: aktiviere die Relais gemäß einem vorgegebenen Bitmuster. Das Bit

muster wird als Integer speziziert.

Falls die Relaisnummerierung bei 1 anfängt, werden die Relais wie oben angegeben adressiert; falls die Relaisnummerierung bei 0 anfängt, ist die gemeinsame Adresse 9. In diesem Fall wird man mit dem Kommando N9 alle Relais aktivieren. Andererseits wird in dem Fall N0 nur das Relais 0 aktivieren.

Fehlersuche und -beseitigungsfunktionen (Debugger-Funktionalität)

d <ags>: schalte Debugger-Optionen ein

ags:

l: aktiviere das Logger-Protokoll: Ergebnisse der ausgeführten Regeln werden protokolliert. s: aktiviere Zustandsautomatenprotokoll: Zustandsänderungen werden darin protokolliert. e: aktiviere das Fehlerprotokoll: Fehler bei der Auswertung der Regeln wer den protokolliert.

Beispiel: dsl aktiviert das Logger-Protokoll und das Zustandsautomatenprotokoll.

Das Kommando d (ohne Flag-Angabe) beendet die telnet Protokollierung.

Alle Protokolle werden abgeschaltet sobald eine neue Datei zum SAM hochgeladen wird.

Beachten Sie bitte, dass Protokolle nur an eine telnet-Verbinding bereitgestellt werden können. Außerdem werden Protokolle unterdrückt, sobald eine andere telnet-Ausgabe gestartet wird.

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6. Zustandsautomat

Die Implementierungssoftware für die Zustandsautomaten wertet eine

XML-Datei aus und führt Kommandos aus, die gemäß den darin denierten Zuständen und Übergängen stattnden sollen. Die XML-datei wird im Admi-

nistrationsbereich der eingebauten Webseite hochgeladen. Das SAM-System wird den Zustandsautomaten automatisch starten und ausführen. Der Zustandsautomat kann Daten aus den in der XML-Datei festgelegten externen Quellen beziehen. Ausgangssignale aus dem Zustandsautomaten können die Relais ein und ausschalten.

Die XML-Datei kann als einfache Textdatei erzeugt werden, oder zum Beispiel entstehen durch Umsetzung einer XMI-Datei (UML) nach XML-Format durch „style-sheet Umsetzung“.

Details zur Implementierung des Zustandsautomaten sind dokumentiert im Abschnitt “Star UML to SAM ”.

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7. StarUML to SAM

Einführung

Das SAM-LAN System enthält eine eingebaute Software zum Betrieb von Zustandsautomaten. Diese Software kann 8 Zustandsautomaten parallel betreiben. Ein komfortables Werkzeug erlaubt uns die Zustandsautomaten

zu denieren. Wir haben uns dazu für StarUML entschieden. Es handelt sich

dabei um ein frei verfügbares UML Modellierungswerkzeug, das die benö-

tigte Denitionen zur Implementierung der SAM-Zustandsautomaten zur

Verfügung stellt. (http://staruml.sourceforge.net/en/)

Sie können einen oder mehreren Zustandsautomaten denieren, die parallel arbeiten. So können Sie zunächst einen Zustandsautomaten denieren

festlegen, der als Heizung funktioniert und dann noch einen Automaten, der sowohl heizen als kühlen kann. Diese Funktionen werden unabhängig voneinander arbeiten.

Nach der Festlegung der Funktionalität in StarUML wird ein Export in XMIFormat durchgeführt. Diese Format wird dann in ein eine Art SCXML Dokument verwandelt. Das Ergebnis wird zum SAP übertragen, wo es ausgewertet und ausgeführt wird. Wegen verschiedenen Vereinfachungen wurden die gängigen SCXML-Standards nicht genau gefolgt.

Zustandsautomaten

Ein Zustandsautomat wird mit einem Zustandsdiagramm deniert. Ein

Zustandsdiagramm enthält ein oder mehreren Zuständen sowie einige Übergänge zwischen Zuständen. Am besten verdeutlicht man das Verfahren an einem Heizungssystem, der graphisch mit zwei Zuständen dargestellt werden kann: ein Zustand für „Heizung aus“ und ein Zustand „Heizung an“. Jeder Zustand repräsentiert den aktuellen Status des Heizungssystems.

Ein Anfangszustand deniert die Ausgangssituation des Zustandsautomaten. In diesem Beispiel wäre das der Status „Heizung ausgeschaltet“. Aktionen können mit einem Zustand verknüpft werden, zum Beispiel am Anfang eines Zustandes, am Ende oder zum momentanen Zustand. Solche

Aktionen, die in der SAM ausgeführt werden können, sind zur Zeit deniert

als das Umschalten von Relais, der Versand eine eMails und die Beauftragung eines HTTP-Kommandos. Übergänge werden als Statuswechsel deniert. Ein Übergang wird stattnden sobald eine Bedingung erfüllt wird. Eine Bedingung wäre zum Beispiel das Ereignis, das eine Temperatur unterhalb eines Schwellwertes liegt: $164041 < $Th (Der Wert des Sensors 164041 liegt unterhalb der Variablen

Th). Der zugehörige Übergang in diesem Beispiel wurde deniert als der

Statuswechsel von „Heizung aus“ auf „Heizung an“. Ein weiterer Übergang

könnte deniert werden von „Heizung an“ auf „Heizung aus“.

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Das Beispiel könnte folgendermaßen aussehen:

Abb.

1: Beispiel für einen Zustandsautomaten

Das präsentierte Beispiel illustriert die beiden primären Zustände: Heizung aus und Heizung an. Auch wird angegeben wie die Zustände erreicht werden: wenn die Temperatur zu niedrig ist, wird die Heizung eingeschaltet; wenn die Temperatur hoch genung ist, wird die Heizung wieder abgeschaltet. Außerdem zeigt das Diagramm den Anfangszustand, der als Vollkreis dargestellt wird.

Aktionen

Pro Zustand können eine oder verschiedene Aktionen ausgeführt werden. Eine Aktion kann gestartet werden beim Zustandsbeginn, am Zustandsende oder während dem Zustand. Eine Aktion kann ein direktes Steuerungskommando für ein Relais sein, das Aktualisieren von Variablen oder ein noch zu

denierendes Kommando. Im letzteren Fall wird die herangezogene Aktion aus einer Quelle deniert und die Durchführung gestartet. Zur Zeit sind

folgende Kommandos verfügbar:

- Schalte ein Relaisstatus ein/aus/um

- sende eine Email

- sende ein http-Kommando (post/get/put)

Im StarUML wurden diese Aktionen als Signalobjekte deniert.

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Abb. 2: Beispiele festgelegter Aktionen

Externe Werte

Jeder Webserver kann die zur Steuerung benötigten Werte liefern. Zum Beispiel kann der eingebettete Webserver eines BS1000-Systems Sensordaten bereitstellen und ein externer Server die Schwellwerte. Ein Benutzer kann einen Schwellwert auf einer Webseite ändern.

Die Quellen für die Variablen können Sie im StarUML als Klassen anlegen

mit den spezischen Attributen, die jeder Quelle eigens zugewiesen werden.

Die Variablenwerte werden eingesammelt durch periodischer Abfrage der Netzwerkquellen – zum Beispiel zweimal pro Minute. Die Werte werden als einfache XML-Dateien auf jeder Webseite bereitgestellt.

Abb. 3: Beispiele externer Quellen.

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Hochladen

Die Denition eines Zustandsautomaten muss umgewandelt und in das SAM-

System übertragen werden, damit sie aktiviert werden kann. Zuerst wird dazu das existierende Modell als XML-Datei exportiert. In Star UML verwenden Sie dazu den Menu-Eintrag File->Export-> XMI. Selektieren Sie dazu den Dateinamen und klicken Sie dann OK.

Starten Sie dann die „Transformation“-Software indem Sie das Programm xmi2xml.exe starten. Selektieren Sie die soeben exportierte XMI-Datei und klicken Sie danach den ‘transform’–Knopf. Daraufhin wird die XMI-Datei in eine gleichnamigen Datei an dem die Extension .XML angehängt wird. Klicken Sie dazu die Upload-Taste und legen Sie die URL der SAM und außerdem das admin-Passwort fest. Das standard Passwort ist ‘admin’. Das SAM-Gerät wird den Zustandsautomation anschließend sofort aktivieren und starten.

Die Denition wird in den Flash-Speicher des Geräts abgelegt; die denierte

Datei bleibt somit gespeichert und zwar auch falls die Stromversorgung abgeschaltet wird oder ausfällt.

Festlegung der Aktionen

Für die Zustandsautomaten kann man verschiedene Aktionen festlegen.

Im nachfolgenden Abschnitt kann man für jede Aktion die zur Denition der

Aktion benötigt: smtp Aktion: sendet eine Email Nachricht Attribute: target: legt die Email Adresse(n) für den Adressaten fest. Mehrere Adressen werden üblicherweise mit einem Komma getrennt. subject: Legt den Titel der Nachricht fest. Diese Titelzeile kann Variable enthalten, die während der Zusammensetzung gefüllt werden.

msg: deniert den Nachrichtenkörper. Dieser String kann Variable

enthalten, die während der Zusammensetzung gefüllt werden.

relay Aktion: führt eine Steuerungskommando für eine Relaissteuerung durch. Attribute:

msg: Das Relaiskommando. Siehe dazu die Kommandoübersicht.

http Aktion: sendet ein http-Kommando

Attribute: target: legt die url für den Netzwerkknoten fest, wohin dieses Kommando gesendet werden soll.

msg: deniert den Inhalt des Kommandos.Dieser String kann Variable

enthalten, die während der Zusammensetzung gefüllt werden. enc: ‘true’ falls die Nachricht url-codiert werden soll (Standardwert), ‘false’ falls die Nachricht uncodiert gesendet werden soll. method: ‘put’|’get’|’post’ (‘post’ ist der Standardwert)

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Details zu den Externen Variablen

Variable können mit Werten aus verschiedenen Quellen deniert werden.

In StarUML deniert man Datenquellen als Klassen, die ‘data.<x>’ genannt

werden. Jede Klasse repräsentiert eine Datenquelle und wird mit folgenden Attributen ausgestattet:

* src: Die url-Adresse für die Datenquelle. * interval: das Abfrageintervall in Sekunden. * root: Das primäre XML-Element mit nachfolgender Struktur:

< [root] > <value uid=”[uid]”> [value] </value> ... <alarm uid=”[uid]”> [value] </alarm > ... </[root]>

Das [root]-Element enthält keinen, beziehungsweise ein oder mehrere Werte (Value -Elemente) und keinen, beziehungsweise ein oder mehrere Alarmelemente. Das Wertelement (Value-Element) wird ausgestattet mit einem [uid]-Attribut, das die Variablenname festlegt und das Wertelement entspricht dem Variablenwert (Integer oder Gleitkommazahl). Das gleiche Prinzip gilt auch für das Alarmelement.

Bis zu 8 Datenquellen können deniert werden.

Eine Datenquelle kann somit gleichzeitig mehr als eine Variable liefern. Eine Datenquelle auf Basis eines BS1000-Systems kann die cdata.xml-Seite verwenden. Als „root“ sollte man dann ‘measurements’ verwenden. Ein Beispiel einer XML-Datei kann folgendermaßen aussehen:

<?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <control> <value uid=”CO2”>600</value> <value uid=”Th”>15</value> </control>

Dieses Beispiel illustriert eine XML-Quelle für externe Variable, die zwei Steuerungsparameter CO2 und Th enthält. Die XML-Struktur wird von einer Datenbanktabelle erzeugt, welche die Variablenwerte enthält. Wenn der Benutzer eines dieser Werten ändert wird das SAM-System auf

diese Änderung innerhalb der für die Abfrage denierte Intervall-Zeit

reagieren.

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Relaiskommandos

Folgende Relaiskommandos stehen zur Verfügung:

Kommando Beschreibung

N<n> Schalte das Relais ein <n> F<n> Schalte das Relais aus <n> T<n> Schalte das Relais um <n> D<m> Setze den Relaisstatus direkt SI Frage den Status für die Eingänge ab -> <p> SO Frage den Status für die Relais ab -> <m>

Die Zahl <n> ist die Relaisnummer 0..7, oder 1..8 falls die Option „Relaisnummerierung startet mit 1 (‘Relay naming starts at 1’ ) gewählt wurde (siehe den Relaisabschnitt). Falls die Relaisnummerierung bei 1 anfängt, wird die Bezeichnung Relais 0 um Kommandos an alle Relais zu senden. Falls die Relaisnummerierung bei 0 anfängt, wird die Bezeichnung Relais 9 um Kommandos an alle Relais zu senden.

Die zahl <m> beschreibt die binäre Statusangabe für die Relais: 0 bedeutet, dass alle Relais abgeschaltet sind. 255 bedeutet dass alle 8 Relais aktiviert sind.

Die Zahl <p> beschreibt die binäre Statusangabe für die Eingänge ab: 0 bedeutet, dass alle Eingänge abgeschaltet sind. Die Zahl 15 bedeutet dass alle 4 Eingänge aktiviert sind.

Diese Kommandos stehen in der Schnittstelle an verschiedenen Stellen zur Verfügung, einschließlich der Direktansteuerung mittels Telnet Port 23-Schnittstelle.

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Nachrichtenparameter

Die Nachrichtenaktionen sind ausgestattet mit der Option während der Zusammenstellung der Nachricht einen Platzhalter mit einem aktuellen Parameterwert zu füllen. Folgende Parameter stehen dazu zur Verfügung:

Parameter Beschreibung

#h Anzeige der Stundenzahl der aktuellen, lokalen Uhrzeit #m Anzeige der Minutenzahl der aktuellen, lokalen Uhrzeit #s Anzeige der Sekundenzahl der aktuellen, lokalen Uhrzeit #Y Anzeige der Jahreszahl zur aktuellen, lokalen Uhrzeit #M Anzeige der Monatszahl zur aktuellen, lokalen Uhrzeit #D Anzeige der Tageszahl zur aktuellen, lokalen Uhrzeit #c Anzeige des Wochentages zur aktuellen, lokalen Uhrzeit #C Zeitangabe in Sekunden seit 1-1-2000 UTC #t Zeitangabe zur aktuellen, lokalen Uhrzeit im Format: hh:mm:ss

#d Datumsangabe zur aktuellen, lokalen Uhrzeit im Kurzdatumsformat #L1 Netzwerkname (wie zum Beispiel 'sam01') #L2 Firmware Version (zum Beispiel '1.0.0.4') #L3 Hardware Modellname ('SAM') #S<0..3> Eingangsstatus der optisch isolierten Eingänge #R<0..7> Relaisstatus #T<0..7> Zeitgeberstatus $<user variable> Benutzer-Variable, die in dem Zustandsautomatendenition festge-

(Stunden, Minuten, Sekunden)

legt werden kann oder aus einer externen Quelle stammen kann.

Abgesehen vom #C-Parameter werden alle Zeitangaben in UTC speziziert, wobei die in der Kongurationsseite für den Zeitserver festgelegten Offset-Werte für die Zeitzonendenition berücksichtigt werden.

Der Zeitangabe #C wird als UTC-Wert deniert.

Die HTTP-Kommandonachricht ist optional url-codierbar. Das beinhaltet, dass die nicht alphanumerische Zeichen in “%hh”-Strings umgewandelt werden, wobei „hh“ eine hexadezimale Zahl repräsentiert. Die Zeilen ‘&&’ und ‘==’ bilden eine Ausnahme: diese werden nämlich umgewandelt in ‘&’, beziehungsweise ‘=’. Die Nachricht für ein HTTP-Kommando wird mittels dem Kommandoheader POST oder PUT übertragen, oder andernfalls der URL- oder GET-Abfrage angehängt. In diesem Fall wird ein Trennzeichen ‘?’ zwischen der URL und der Nachricht eingefügt.

Ein Beispiel einer Nachricht lautet im smtp:mail signal:

target=abc@server.com subject=testing msg=heater 1 is on #h:#m:#s #L1

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APPENDIX

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A. Sicherheitsvorschriften

Die Sicherheitsvorschriften müssen streng befolgt werden:

• Beim Umgang mit Produkten, die mit elektrischer Spannung in Berührung

kommen können, müssen die geltenden VDE Bestimmungen beachtet werden.

• Befragen Sie einen Fachmann, wenn Ihre Kenntnisse nicht ausreichen,

um den SAM anzuschließen

• Beim Anschließen der Ein- und Ausgänge muss der SAM

spannungsfrei sein

• Überprüfen Sie vor Gebrauch den SAM auf sichtbare Schäden.

Wenn Sie meinen, dass ein sicherer Gebrauch nicht mehr gegeben ist, schalten Sie den SAM sofort aus und ziehen Sie einen Fachmann zu Rate.

• Sie können davon ausgehen, dass ein sicherer Gebrauch nicht mehr

gegeben ist, wenn:

- Der SAM sichtbar beschädigt ist.

- Der SAM nicht mehr funktioniert.

• Aufgrund der Bildung von Kondenswasser darf der SAM nicht sofort einge

schaltet werden, wenn er von einem kalten in einen warmen Raum gebracht wird.

• Wenn das Gerät zu Ausbildungszwecken eingesetzt wird, sorgen Sie dafür, das alle Arbeiten unter der Aufsicht von Fachpersonal stattnden.