Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

1. Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov Aleš Polič, Karel Jezernik ales.polic@uni-mb.si www.ro.feri.uni-mb.si AIG’05 Maribor, 7-8 April 2005

2. Povzetek • Logično krmilje sistemov • Petrijeve mreže in matrični opis DDS • Zgled • Stroj za razrez materialov z vodnim curkom (PLK) • Trifazni pretvornik (DSP, FPGA) • Zaključek AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

3. Motivacija • Večji del krmilja sistema zajema obdelavo logičnih veličin v procesih ter zagotavlja pravilen odziv sistema na procesne pogoje in dogodke • Senzorji z logičnimi izhodi (npr. mejna stikala) • Aktuatorji z inherentno dogodkovno funkcionalnostjo (npr. motor s konstantno hitrostjo) • Procesi z inherentno dogodkovno dinamiko (npr. koračno krmilje) AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

4. Motivacija • Krmilje je najpogosteje implementirano na PLK-jih • Standardizirane metode za programiranje (IEC - 1131) • Zahtevno testiranje sistema • Nove smernice v avtomatizaciji • Distribuirana inteligentna periferija • Softverske rešitve nadomeščajo hardwer • Standardizirani pristopi in rešitve • Poiskati način modeliranja logičnih krmilij ki: • Omogoča formalen opis in analizo krmilja in procesa • Je v skladu z trendi na področju avtomatizacije • Je skladen s praktični pristopom vodenju logičnih procesov AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

5. Logično krmilje • Krmilne funkcije • Procesi z diskretno ločenimi stanji (npr. vklop, izklop, vrtenje v levo, ...) • Diskretno stanje določa nabor izhodnih signalov za vodenje aktuatorjev • Dogodkovno proženo prehajanje med diskretnimi stanji (pogoji za prehod ) • Prehodni pogoji so določeni z kombinacijo vhodov AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

6. Struktura DDSgrafična predstavitev s pomočjo Petrijevih mrež (PN) • Stanja DES  prostori PN (krogi) • Dogodki DES  tranzicije PN (pravokotniki) • Aktivno stanje DES  žeton v prostoru PN • Dovoljeni prehodi med stanji  usmerjene povezave • PN so primerne za vizualizacijo DES • Nepriročne za analizo in implementacijo P1 T4 T1 T2 T3 P2 P3 AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

7. u – vhodni vektor x – vektor dogodkov x, m m– vektor stanja u y System y – izhodni vektor Struktura DESmatrična predstavitev • Spremenljivke so zapisane z logičnimi vektorji • Struktura je zapisan z matriko AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

8. Struktura DESmatrična predstavitev Matrika pogojev Matrika posledic Incidenčna matrka AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

9. P1 u2 u3 T1 T4 T2 T3 u1 u4 P2 P3 Dinamika DESlogične in algebrske enačbe • Izbor dogodkov • Rekurzivno osveževanje stanja Omogočeni dogodki Pogoji u ... Vhodni vektor x ... Vektor dogodkov m ... Vektor stanja M ... Incidenčna matrika F ... Matrika pogojev k ... Indeks pojava dogodkov Označuje boolov skalarni produkt AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

10. Dogodkovno voden sistemmatrični model Prožilni dogodki Izhodi Stanje Pogoji Vhodi Omogočeni dogodki AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

11. Rezalni stroj AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

12. Krmilne funkcije Funkcionalnost (Krmilne funkcije) Arhitektura (Senzorji in Aktuatorji) AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

13. Simulacijski rezultati Time AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

14. Implementacija • Mitsubishi FX1N programirljiv logični krmilnik • Grafična pretvorba PN  SFC • Prostori PN v korake SFC PN • Tranzicije PN v tranzicije SFC AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

15. Trifazni pretvornik za ASM DC link Tokovni regulator • Tokovni regulator • Zaščitne in krmilne funkcije Krmilje Most Vhodi Izhodi Zaščita Asinhronski motor AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

16. Trifazni pretvornikeksperiment AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

17. Trifazni pretvornikrezultati AIG’05 Maribor 7-8 April 2005

18. Zaključek • Krmilni algoritem je zapisan s pomočjo matrik in logičnih enačb • Nadomesti običajno programiranje v • NUK, FUN ali KON pri PLC-jih • asemblersko oz c kodo pri običajnih procesorjih • VHDL pri FPGA-jih • Omogoča formalno zasnovo in analizo krmilnih algoritmov AIG’05 Maribor 7-8 April 2005