Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Michael Hanisch

1. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Informatik Lehrstuhl für Automatisierungstechnik EnAS – Abschlußtreffenin Esslingen(20.06.08) Thema: Verteiltes Steuerungssystems und Verifikation Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Michael Hanisch

2. Gliederung 1. Vorteile der IEC 61499 2. Verteiltes Steuerungssystem 2. Konfigurationen 3. Simulation im geschlossenen Kreis 4. Verifikation im geschlossenen Kreis 2

3. Ausführungsmodellbasierend auf IEC 61499

4. 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 ExecutionControl 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)

5. EnAS-Demonstrator Greifer

6. Umsetzung des Greifers - Taskcontroller • Interface des Taskcontrollers • REQ  Sensoränderung • CNF  ÄnderungderAusgänge • Close, Hold, Deposite  Initialisierungverschiedener Tasks • Stop  Stop des Taskcontroller in einemsicherenZustand • ExecutionControlChart • Wait  Taskcontrollerbeendet Task und bereitfürweiteren • Ablaufgraphenderverschiedenen Tasks

7. Umsetzung des Greifers - Mastercontroller • Interface des Mastercontrollers • Gripper & GripperO  AbstimmungdereinzelnenMasterControllerzumZugriff auf die Pallete • finish  Task beendet • Close, Hold, Deposite  Initialisierungverschiedener Tasks • Stop  Stop des Taskcontrollers und WeiterleitungüberStopO • ExecutionControlChart • Start  Ausgangszustand des Mastercontrollers • Getactions  auslesendernächstenAktion • InteraktionmitTaskcontroller

8. Umsetzung des Greifers – Distributed Controller

9. UmsetzungderSteuerung • FürjedemechatronischeKomponenteeinen Controller

10. Aktivitätsdiagrammfür den Ablaufmit 2 Paletten

11. Steuerungsadapter • ZurSteuerung des EnAS-Demonstrators mittelsunterschiedlicherHardwareplattformenalsauchderModelle • W2-FBC • Netmaster I (drahtgebunden, funkbasiert) • Netmaster II (drahtgebunden, funkbasiert) • ZurausschließlichenSteuerungderModelle • Simulation imgeschlossenenKreis

12. Simulation imgeschlossenenKreis • 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

13. VerifikationimgeschlossenenKreis • Erstellung eines kausalen Anlagenmodells mittels NCES • Erweiterung um Dynamik möglich mittels TNCES • Automatische Überführung der Steuerungsfunktionsbausteine in NCES • Graphicalrepresentation • Interface (Event In- and Outputs, Data In- and Outputs, Internal variables) • ExecutionControl Chart • Algorithms • Function Blocks Hierarchy • Function Block Network • Application Model

14. GraphischeDarstellung von Funktionsblöcken

15. Übersetzung ECC, Algorithmen und Interface

16. NCES Model des GreifersimgeschlossenenKreis

17. Ereichbarkeitsgraph automatischebzw. visuelleÜberprüfung des Erreichbarkeitsgraphen auf die gewünschtenEigenschaften 1629 verschiedeneZustände visuelldurchfarbigeabgesetzteKennzeichnungderZustandsübergängeinnerhalb des kausalenAnlagenmodells automatischdurch CTL und eCTLFormeln

18. 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 mittelsModel Checker

19. 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

20. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!