18
1 Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov Aleš Polič, Karel Jezernik [email protected] www.ro.feri.uni-mb.si AIG’05 Maribor, 7-8 April 2005

Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

  • Upload
    lizina

  • View
    38

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov. Aleš Polič, Karel Jezernik [email protected] www.ro.feri.uni-mb.si. AIG’05 Maribor, 7-8 April 2005. Povzetek. Logično krmilje sistemov Petrijeve mreže in matrični opis DDS Zgled - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

1

Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

Aleš Polič, Karel [email protected]

AIG’05 Maribor, 7-8 April 2005

Page 2: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

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

Page 3: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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)

Page 4: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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

Page 5: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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

Page 6: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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

T1

T3T2

P1

P2 P3

T4

Page 7: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 7

Struktura DESmatrična predstavitev

u – vhodni vektor

1

0;

1m iu u u u

x – vektor dogodkov

1

0;

1n ix x x x

y – izhodni vektor

1

0;

1n iy y y y

System u y

x, m m – vektor stanja

1

0;

1n im m m m

Spremenljivke so zapisane z logičnimi vektorji

Struktura je zapisan z matriko

Page 8: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 8

S2 30 31 32

T1

T2

T3

T4

T5

1 0 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

0 0 0 0

0 1 0 0

S S S

F

Matrika pogojev Matrika posledic

TM = S -F

Incidenčna matrka

Struktura DESmatrična predstavitev

0( , ), ( , )

1F i j S i j

T1 T2 T3 T4 T5

S2

S30

S31

S32

0 0 0 0 0

1 0 0 0 0

1 0 0 0 0

0 1 1 0 0

S

Page 9: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 9

Dinamika DESlogične in algebrske enačbe Izbor dogodkov

Rekurzivno osveževanje stanja

( 1) ( ) ( ) ( )k k k T Tm = m + S F x

T1

T3T2

P1

P2 P3

T4u2 u3

u1 u4

( ) ( ) &k k x F m u

u ... Vhodni vektorx ... Vektor dogodkovm ... Vektor stanjaM ... Incidenčna matrikaF ... Matrika pogojevk ... Indeks pojava dogodkov

Označuje boolov skalarni produkt

Omogočeni dogodki Pogoji

Page 10: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 10

Dogodkovno voden sistemmatrični model Prožilni

dogodkiPogoji Stanje

Discrete-event controller Omogočeni dogodki

m x T1

Discrete-event system

1

T2 Di scre te -event syste m

1

T3 Di scre te -event syste m

1

P1 Discrete-event system

1

P2 P3

( 1) ( ) ( )k k k

T

M F S

m = m + M x

Struktura sistema

T4 Di scre te-event syste m

1

& y

Out

In

u

( ) ( )ex k k F m

uc

xe

VhodiIzhodi

Omogočenidogodki

Page 11: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 11

Rezalni stroj

HP-pump

Transporter

Pusher

Rollers

Cutting nozzle

Gripper

WorkdeskOutput section

Input section

x-axis

y-axis

Forklift 2

Forklift 1

Page 12: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 12

Krmilne funkcije

T 1

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

R e a d y t o C u t

S t e p 1

S t e p 2

S t e p 3

T 2

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 4

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 3

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T r a n s p o r t m a t e r i a l ( 1 )

S t o p

F o r w a r d

T 2

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 1

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

D e s k t r a n s p o r t ( 2 )

S t o p

C W

T 3

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 1

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 4

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 2 D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

P u s h e r ( 3 )

C C W S t o p

T 2

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 1

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

U s e r S t a r t / S t o p ( 4 )

O K

T 2 D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 1 D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

S t a r t E r r o r

H a n d l i n g ( 5 )

E r r o r / F a u l t

R e v e r s e

T 3

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

T 4

D i s c r e t e - e v e n t s y s t e m

1

u e c ( 1 , 1 )

u e c ( 1 , 2 )

u e c ( 1 , 3 )

u e c ( 1 , 4 )

u e c ( 2 , 2 )

u e c ( 2 , 1 )

u e c ( 3 , 1 )

u e c ( 3 , 3 )

u e c ( 3 , 2 )

u e c ( 3 , 4 ) u e c ( 4 , 2 )

u e c ( 4 , 1 )

u e c ( 4 , 3 )

u e c ( 4 , 4 )

u e c ( 5 , 2 )

u e c ( 5 , 1 )

Arhitektura(Senzorji in Aktuatorji)

Funkcionalnost(Krmilne funkcije)

Page 13: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 13

Simulacijski rezultati

Time

1

2

3

4

1

2

3

4

1 1 0

1 0 1, ,

1 1 0

1 0 1

1 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 0 0 1

TStop

TLevo

TDesno

T

u

u

u

u

M m x

u In

Page 14: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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

Page 15: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 15

Trifazni pretvornik za ASM

Tokovni regulator Zaščitne in krmilne

funkcije

Tokovni regulator

Zaščita

Krmilje

VhodiIzhodi

Most

Asinhronskimotor

DC link

Page 16: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 16

Trifazni pretvornikeksperiment

3M

T1 T2 T3

T4 T5 T6

Udc

XilinxSPARTAN

FPGA

T1T2T3T4T5T6

Iref

Iact

Phasecurrents

TMSC320DSP

Enable

A/D

Page 17: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

AIG’05 Maribor 7-8 April 2005 17

Trifazni pretvornikrezultati

-10

0

10

Iref

,Iac

t [A

]

0

1

Ena

ble

0

1

Res

et

0

1

RT

O0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

0

1

Fau

lt

Time [s]0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

-3

-2

-1

0

1

2

3

Iact

, Ir

ef [

A]

Time [s]

Page 18: Dogodkovno vodenje pri snovanju logičnih krmilij sistemov

www.ro.feri.uni-mb.si

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