projektleiter:prof. dr.-ing. hans-michael hanisch
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Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Informatik Lehrstuhl für Automatisierungstechnik. EnAS – Abschlußtreffen in Esslingen (20.06.08). Thema: Verteiltes Steuerungssystems und Verifikation. Projektleiter:Prof. Dr.-Ing. Hans-Michael Hanisch. Gliederung. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Michael Hanisch
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Informatik
Lehrstuhl für Automatisierungstechnik
EnAS – Abschlußtreffen in Esslingen (20.06.08)
Thema: Verteiltes Steuerungssystems und Verifikation
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1. Vorteile der IEC 61499
2. Verteiltes Steuerungssystem
2. Konfigurationen
3. Simulation im geschlossenen Kreis
4. Verifikation im geschlossenen Kreis
Gliederung
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Ausführungsmodell basierend auf IEC 61499
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Wiederverwendbarkeit & Portierbarkeit
• Verwendung von IEC 61499-2 konformen Entwicklungsumgebungen• FBDK (www.holobloc.com)• FBench (sourceforge.net/projects/oooneida-fbench/)
– Erstellung der IEC 61499 Funktionsblöcken mit getrenntem Event- und Datenfluss in Form von Java Klassen
– Programmierung der Algorithmen in FBS, KOP, ST, Java– Verknüpfung der Algorithmen über Execution Control Chart (ECC)
• 4DIAC (www.fordiac.org)– Erstellung der IEC 61499 Funktionsblöcken mit getrenntem Event- und Datenfluss in Form
von C++ und oder Java Klassen– Programmierung der Algorithmen in ST, Java, C++
• Corfu ESS / Archimedes (seg.ee.upatras.gr/corfu)– Erstellung der IEC 61499 Funktionsblöcken mit getrenntem Event- und Datenfluss und
Konvertierung in spez. Ausführungsumgebungen– UML basierter Entwurf und Simulation des Eventflusses möglich– Archimedes Real-Time Ausführungsumgebungen für verschiedene Systeme (Java, Linux,
aJile)• ISaGRAF (www.icstriplex.com)
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EnAS-Demonstrator
Greifer
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Umsetzung des Greifers - Taskcontroller
• Interface des Taskcontrollers– REQ Sensoränderung– CNF Änderung der Ausgänge– Close, Hold, Deposite Initialisierung
verschiedener Tasks– Stop Stop des Taskcontroller in
einem sicheren Zustand
• ExecutionControlChart– Wait Taskcontroller beendet Task und bereit für weiteren– Ablaufgraphen der verschiedenen Tasks
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Umsetzung des Greifers - Mastercontroller
• Interface des Mastercontrollers– Gripper & GripperO Abstimmung der
einzelnen MasterController zum Zugriff auf die Pallete
– finish Task beendet– Close, Hold, Deposite Initialisierung
verschiedener Tasks– Stop Stop des Taskcontrollers und
Weiterleitung über StopO
• ExecutionControlChart– Start Ausgangszustand des Mastercontrollers– Getactions auslesen der nächsten Aktion– Interaktion mit Taskcontroller
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Umsetzung des Greifers – Distributed Controller
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Umsetzung der Steuerung• Für jede mechatronische Komponente einen Controller
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Aktivitätsdiagramm für den Ablauf mit 2 Paletten
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Steuerungsadapter
• Zur Steuerung des EnAS-Demonstrators mittels unterschiedlicher Hardwareplattformen als auch der Modelle– W2-FBC– Netmaster I (drahtgebunden, funkbasiert)– Netmaster II (drahtgebunden, funkbasiert)
• Zur ausschließlichen Steuerung der Modelle– Simulation im geschlossenen Kreis
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Simulation im geschlossenen Kreis
• Programmierung einer Anlagenvisualisierung– 2 sich bewegende Bilder für den Sauger und den
Hauptzylinder– Konvertierung der Bewegung von 0 bis 100 in Pixelwerte– Bild des Saugers mit X&Y – Bewegung– Bild des Hauptzylinders nutzt X Bewegung des Saugers als
Offset
• Kommunikation zwischen Modell und Anlagenvisualisierung sowie zwischen Steuerung und Modell
• Erstellung eines kausalen Anlagenmodels mit normierten Bewegungen von 0 bis 100%– Modellierung des Greifers aus 2 Zylindern mit
entsprechenden Endlagensensoren
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Verifikation im geschlossenen Kreis
• Erstellung eines kausalen Anlagenmodells mittels NCES– Erweiterung um Dynamik möglich mittels TNCES
• Automatische Überführung der Steuerungsfunktionsbausteine in NCES– Graphical representation– Interface (Event In- and Outputs, Data In- and
Outputs, Internal variables)– Execution Control Chart– Algorithms– Function Blocks Hierarchy– Function Block Network– Application Model
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Graphische Darstellung von Funktionsblöcken
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Übersetzung ECC, Algorithmen und Interface
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NCES Model des Greifers im geschlossenen Kreis
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Ereichbarkeitsgraph
• automatische bzw. visuelle Überprüfung des Erreichbarkeitsgraphen auf die gewünschten Eigenschaften
•1629 verschiedene Zustände
• visuell durch farbige abgesetzte Kennzeichnung der Zustandsübergänge innerhalb des kausalen Anlagenmodells
• automatisch durch CTL und eCTL Formeln
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Modell des zusammengeschalteten Systems für den Greifer
Verbale Spezifikation des geforderten oder verbotenen Verhaltens (z.B. Wird das Werkstück entnommen, wenn
das Förderband steht?)
Temporal-logische Ausdrücke:EF(not Pwp & Pmove)
Verifikation mittelsModel Checker
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4. Zusammenfassung
• Erstellung eines dezentralen und rekonfigurierbaren Steuerungssystems- 1. Definition von Modellen der Anlage (Dynamik, Struktur, Schnittstellen)- 2. Entwicklung von Visualisierungs-Function Blocks- 3. Entwurf der Steuerungen und HMI- 4. Ausarbeitung zwei verschiedener Abläufe mit 2 bzw. 3 Palleten
• Die Modelle werden parallel zum realen Prozess ausgeführtEngineering and Simulation Station
• Einbettung und Inbetriebnahme der Funkkomponenten (2,4 GHz Gateway, monoenergetischer Greifer, monoenergetische Ventilinsel)- Entwicklung entsprechender Service Interface Function Blocks für den Zugriff auf die
Funkkomponenten- Testläufe des Demonstrators
• Verifikation der Taskcontroller im geschlossenen Kreis- Ausarbeitung und Implemtierung der Übersetzungsregeln von IEC 61499 zu NCES- Implementierung eines Modellcheckers im Experten System SWI-Prolog
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!