EnAS – Abschlußtreffen in Esslingen (20.06.08) 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 1. Vorteile der IEC 61499 2. Verteiltes Steuerungssystem 2. Konfigurationen 3. Simulation im geschlossenen Kreis 4. Verifikation im geschlossenen Kreis 2

Ausführungsmodell basierend auf IEC 61499

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)

EnAS-Demonstrator Greifer

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

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

Umsetzung des Greifers – Distributed Controller

Umsetzung der Steuerung Für jede mechatronische Komponente einen Controller

Aktivitätsdiagramm für den Ablauf mit 2 Paletten

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

Simulation im geschlossenen Kreis Erstellung eines kausalen Anlagenmodels mit normierten Bewegungen von 0 bis 100% Modellierung des Greifers aus 2 Zylindern mit entsprechenden Endlagensensoren 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

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

Graphische Darstellung von Funktionsblöcken

Übersetzung ECC, Algorithmen und Interface

NCES Model des Greifers im geschlossenen Kreis

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

Verifikation mittels Model Checker Verbale Spezifikation des geforderten oder verbotenen Verhaltens (z.B. Wird das Werkstück entnommen, wenn das Förderband steht?) Temporal-logische Ausdrücke: EF(not Pwp & Pmove) Modell des zusammengeschalteten Systems für den Greifer Verifikation mittels Model Checker

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 ausgeführt Engineering 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 12

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!