Dissertations / Theses on the topic 'Automate Programmable Industriel'

Cette thèse contribue à une approche formelle de conception d'un programme de contrôle/commande pour les systèmes automatisés de production (SAP) contrôlés par des automates programmables industriels (API). Dans ce contexte, deux constats principaux ont été soulevés : il existe manque de méthodologie efficace pour la conception d'un programme API dans le monde industriel et les méthodes formelles issues du monde académique ne sont ni connues ni utilisées par l'industrie car trop complexes. Par ailleurs, l'industrie du futur nécessitera des contrôleurs toujours plus flexibles et fiables. La flexibilité implique que les programmes seront encore plus difficiles à réaliser, et par conséquent, la difficulté pour garantir la fiabilité de ceux-ci sera accrue.Pour répondre à ces problématiques, une méthode de conception formelle s'intégrant dans un cycle de développement industriel classique (cycle en V) a été proposée. De plus, afin de faciliter le transfert vers l'industrie tant d'un point de vue technique (API) qu’humain (pratique des automaticiens), le formalisme utilisé est entièrement basé sur des variables et des équations logiques appelées contraintes logiques. Ces contraintes logiques permettent la spécification des exigences informelles recensées dans le cahier des charges. A partir de ces contraintes logiques, un algorithme de résolution des contraintes, implémentable dans un API, est synthétisé et implémenté automatiquement dans un langage de programmation normalisé pour API. Ce filtre logique peut être utilisé pour : commander un SAP contrôlé par un API, vérifier formellement un programme API, mettre en sécurité un programme API déjà existant présentant des erreurs.Les travaux de cette thèse ont eu pour objectif de lever certains verrous et de globalement améliorer et renforcer l'approche par filtre logique. Dans le but de généraliser l'approche par filtre, un effort important a été réalisé autour de la formalisation des contraintes logiques et des différentes fonctions et propriétés associées au filtre logique. Cet apport de formalisation a permis, en particulier, de proposer une approche de vérification formelle de la notion de cohérence d'un filtre logique ainsi qu'une condition nécessaire et suffisante à cette propriété. Enfin, après avoir mis à jour l'algorithme d'implémentation classique, deux algorithmes de recherche locale d'une solution basés sur des techniques de solveur SAT ont été proposés<br>This thesis contributes to a formal approach to design control/command program for automated production systems controlled by Programmable Logical Controller (PLC). In this context, two main observations have been highlighted: there is a lack of efficient methodology for the design of PLC program in the industrial field and the academicals formal approaches are neither known nor used in manufacturing industry due to high complexity. Furthermore, the industry of future will require flexible and reliable PLC program. The flexibility implies that programs will be even more difficult to design and, consequently, the complexity to guarantee the reliability will be increased.To address these issues, a formal design approach, presented as a classical V-cycle, have been proposed. Moreover, to facilitate the industrial transfer from both technical (PLC) and human (engineer practice) point of view, the formalism is exclusively based on logical variables and equations called logical constraints. These constraints are used to specify the informal requirements described in the specification book. From these constraints, a logical filter is synthesized automatically and a solving algorithm, IEC 61131-3 compliant, is implemented in the PLC program. This logical filter may be used to: command an automated production system controlled by a PLC, verify formally a PLC program, and make safe an existing PLC program containing errors.The contributions of this thesis covered the whole development cycle: formal specification, formal analysis and synthesis, automatic implementation in a PLC program. To support these contributions, a significant effort was made on the formalism based on logical constraints. This new formalism has allowed, in particular, to propose a necessary and sufficient condition to the coherence property of a logical filter and to guarantee the convergence of the online solving algorithm. At least, the classical solving algorithm has been updated according to the new formalism, and two algorithms based on SAT solver techniques and local research have been proposed and tested on real PLC

Ce mémoire de thèse prèsente une approche pour la surveillance des systèmes à événements discrets commandés. L'étude se restreint aux défauts interruptibles : intermittents et permanents. Le comportement acceptable de ces systèmes est introduit afin d'accroître la disponibilité des systèmes commandés. Ce comportement présente une tolérance aux défauts intermittents. Une démarche de construction du système de surveillance est présentée. Nous modélisons, dans un premier temps, le comportement du système sujet aux défauts interruptibles par un automateà chronomètres. Nous appliquons, dans un deuxième temps, une procédure de synthèse à cet automate. Cette procédure est basée aux opérateurs d'analyse en avant et en arriérer de l'automate. Un nouveau modèle appelé réseaux de Petri à chronomètres post- et Pré-initialisés est également présenté. Ce modèle général du RdP a été utilisé, dans le cadre de ce mémoire, pour modéliser le comportement des systèmes sujets aux défauts interruptibles. L'implémentation de notre méthode de surveillance se fait par un automate programmable industriel. Pour ce faire, le système de surveillance étant sous la forme d'un automate àchronomètres est traduit structurellement en programme SFC<br>This thesis presents an approach to monitoring the controlled discrete events systems. The study is limited to the interruptible faults : intermittent and permanent. To increase the availability of a system, it is crucial to reduce the unnecessary interruptions. For that, the acceptable behavior of these systems is introduced. This behavior presents a tolerance to the intermittent faults. An approach of the construction of monitoring system is presented. We model, firstly, the behavior of the systems by a stopwatch automaton. Secondly, we apply to this automaton a synthesis procedure. This procedure is based on the forward and backward reachability analysis of the stopwatch automaton. A new model called Post- and Pre-initialized stopwatch Petri nets is also presented. This model is used to model the behavior of systems subjected to the interrupting faults. The implementation of our monitoring approach is done by using a Programmable Logic Controller. The monitoring system is translated structurally into a SFC program

Ce mémoire de thèse prèsente une approche pour la surveillance des systèmes à événements discrets commandés. L'étude se restreint aux défauts interruptibles : intermittents et permanents. Le comportement acceptable de ces systèmes est introduit afin d'accroître la disponibilité des systèmes commandés. Ce comportement présente une tolérance aux défauts intermittents. Une démarche de construction du système de surveillance est présentée. Nous modélisons, dans un premier temps, le comportement du système sujet aux défauts interruptibles par un automateà chronomètres. Nous appliquons, dans un deuxième temps, une procédure de synthèse à cet automate. Cette procédure est basée aux opérateurs d'analyse en avant et en arriérer de l'automate. Un nouveau modèle appelé réseaux de Petri à chronomètres post- et Pré-initialisés est également présenté. Ce modèle général du RdP a été utilisé, dans le cadre de ce mémoire, pour modéliser le comportement des systèmes sujets aux défauts interruptibles. L'implémentation de notre méthode de surveillance se fait par un automate programmable industriel. Pour ce faire, le système de surveillance étant sous la forme d'un automate àchronomètres est traduit structurellement en programme SFC.

La SNCF cherche à mettre en place des solutions innovantes permettant d’améliorer la sécurité et les conditions de travail des chargés d’études lors des travaux d’automatisation. En partant de l’étude théorique du projet jusqu’à sa validation sur site, en passant par la mise en œuvre des programmes, du câblage des armoires, et de leur vérification sur plateforme et en usine, ces différentes tâches s’avèrent souvent être longues, complexes, et répétitives, ce qui a pour effet d’augmenter la charge de travail des chargés d’études. En vue d’améliorer les conditions de travail des chargés d’études, ce projet de recherche vise principalement à améliorer leurs méthodologies de vérification des programmes API (aspects fonctionnels et sécuritaires) et du câblage des armoires électriques. Ce projet intitulé « Vérification formelle et simulation pour la validation des programmes API des EALE » se décompose en deux axes :  la vérification hors ligne des programmes API : basée sur une approche formelle, la méthode s’appuie sur une modélisation de l’installation électrique, des programmes API et du cahier de recette dans le model-checker Uppaal. Le principe consiste à vérifier automatiquement si les programmes satisfont aux tests du cahier de recette.  la vérification en ligne du câblage des armoires de contrôle/commande/ protection grâce à un simulateur de partie opérative interfacé avec les armoires de contrôle/commande/protection (via une armoire de test). La vérification se fera de manière automatique et en ligne, toujours avec les tests du cahier de recette, et permettra de valider le câblage des armoires et les réglages des appareils de protection numérique<br>In order to keep its leadership in French rail market and to improve working conditions of its systems engineers during automation projects, the SNCF (French acronym for National Society of French Railways) wants to develop solutions increasing the productivity. One of these improvements focuses on the current methodology used by the systems engineers to verify and validate the control command system of electrical installations. This task remains one of the most important during an automation project because it is supposed to ensure installations safety, but it should be optimized. Through an industrial thesis financed by SNCF, the aim of this research project is to improve this method and reduce time validation of control command system by providing tools which will help systems engineers to verify and validate quickly and automatically the control command system during any automation project. It is composed of two axes : - Offline verification of PLC programs with model checking - Online validation of electrical cabinets with virtual commissioning

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'intéressent à la génération et à la mise en œuvre de séquences de test pour le test de conformité de contrôleurs logiques. Dans le cadre de ces travaux, le Grafcet (IEC 60848 (2002)), langage de spécification graphique utilisé dans un contexte industriel, a été retenu comme modèle de spécification. Les contrôleurs logiques principalement considérés dans ces travaux sont les automates programmables industriels (API). Afin de valider la mise en œuvre du test de conformité pour des systèmes de contrôle/commande critiques, les travaux présentés proposent: - Une formalisation du langage de spécification Grafcet. En effet, l'application des méthodes usuelles de vérification et de validation nécessitent la connaissance du comportement à partir de modèles formels. Cependant, dans un contexte industriel, les modèles utilisés pour la description des spécifications fonctionnelles sont choisis en fonction de leur pouvoir d'expression et de leur facilité d'utilisation, mais ne disposent que rarement d'une sémantique formelle. - Une étude de la mise en œuvre de séquences de test et l'analyse des verdicts obtenus lors du changement simultané de plusieurs entrées logiques. Une campagne d'expérimentation a permis de quantifier, pour différentes configurations de l'implantation, le taux de verdicts erronés dus à ces changements simultanés. - Une définition du critère de SIC-testabilité d'une implantation. Ce critère, déterminé à partir de la spécification Grafcet, définit l'aptitude d'une implantation à être testée sans erreur de verdict. La génération automatique de séquences de test minimisant le risque de verdict erroné est ensuite étudiée<br>The works presented in this PhD thesis deal with the generation and implementation of test sequences for conformance test of logic controllers. Within these works, Grafcet (IEC 60848 (2002)), graphical specification language used in industry, has been selected as the specification model. Logic controllers mainly considered in these works are Programmable Logic Controllers (PLC). In order to validate the carrying out of conformance test of critical control systems, this thesis presents: - A formalization of the Grafcet specification language. Indeed, to apply usual verification and validation methods, the behavior is required to be expressed through formal models. However, in industry, the models used to describe functional specifications are chosen for their expression power and usability, but these models rarely have a formal semantics. - A study of test sequences execution and analysis of obtained verdicts when several logical inputs are changed simultaneously. Series of experimentation have permitted to quantify, for different configurations of the implantation under test, the rate of erroneous verdicts due to these simultaneous changes. - A definition of the SIC-testability criterion for an implantation. This criterion, determined on the Grafect specification defines the ability of an implementation to be tested without any erroneous verdict. Automatic generation of test sequences that minimize the risk of erroneous verdict is then studied

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'intéressent à la validation fonctionnelle de contrôleurs logiques par des techniques de test de conformité et de validation en boucle fermée. Le modèle de spécification est décrit dans le langage industriel Grafcet et le contrôleur logique est supposé être un automate programmable industriel (API) mono-tâche. Afin de contribuer à ces techniques de validation fonctionnelle, ces travaux présentent : - Une extension d'une méthode de formalisation du Grafcet par traduction sous la forme d'une machine de Mealy. Cette extension permet de produire un modèle formel de la spécification lorsque le Grafcet est implanté selon un mode d'interprétation sans recherche de stabilité, qui n'est pas préconisé dans la norme IEC 60848 mais largement utilisé dans les applications industrielles. - Une contribution au test de conformité par la définition d'un ensemble de relations de conformité basées sur l'observation de plusieurs cycles d'exécution pour chaque pas de test. - Une contribution à la validation en boucle fermée par la définition d'un critère de fin d'observation et par une technique d'identification en boite grise pour la construction et l'analyse du système en boucle fermée<br>The results presented in this PhD thesis deal with functional validation of logic controllers using conformance test and closed-loop validation techniques. The specification model is written in the Grafcet language and the logic controller is assumed to be a Programmable Logic Controller (PLC). In order to contribute to these validation techniques, this thesis presents: - An axtension to a fomalization methods for Grafcet languages by translation to a Mealy machine. This extension generates a formal model of a Grafcet specification that is interpreted without search of stability. This mode of interpretation is not recommended by the standard IEC 60848 but is widely used in industrial applications. - A contribution to conformance test by a definition of a set of conformance relation based on the observation of several execution cycles for each test step. - A contribution to closed-loop validation by the definition of a termination criterion and by a new gray-box identification technique that is used for construction and analysis of the closed-loop system

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'intéressent à la génération et à la mise en œuvre de séquences de test pour le test de conformité de contrôleurs logiques. Dans le cadre de ces travaux, le Grafcet (IEC 60848 (2002)), langage de spécification graphique utilisé dans un contexte industriel, a été retenu comme modèle de spécification. Les contrôleurs logiques principalement considérés dans ces travaux sont les automates programmables industriels (API). Afin de valider la mise en œuvre du test de conformité pour des systèmes de contrôle/commande critiques, les travaux présentés proposent: - Une formalisation du langage de spécification Grafcet. En effet, l'application des méthodes usuelles de vérification et de validation nécessitent la connaissance du comportement à partir de modèles formels. Cependant, dans un contexte industriel, les modèles utilisés pour la description des spécifications fonctionnelles sont choisis en fonction de leur pouvoir d'expression et de leur facilité d'utilisation, mais ne disposent que rarement d'une sémantique formelle. - Une étude de la mise en œuvre de séquences de test et l'analyse des verdicts obtenus lors du changement simultané de plusieurs entrées logiques. Une campagne d'expérimentation a permis de quantifier, pour différentes configurations de l'implantation, le taux de verdicts erronés dus à ces changements simultanés. - Une définition du critère de SIC-testabilité d'une implantation. Ce critère, déterminé à partir de la spécification Grafcet, définit l'aptitude d'une implantation à être testée sans erreur de verdict. La génération automatique de séquences de test minimisant le risque de verdict erroné est ensuite étudiée.

De nombreux sytèmes critiques comportent des aspects temporisés, où interviennent de manière cruciale des contraintes quantitatives sur les délais séparant certaines actions. Un automate programmable industriel (API) constitue un composant fondamental d'un système souvent critique destiné à réagir et à communiquer en temps réel avec son environnement. Ma thèse se situe dans le contexte de la vérification de propriétés temporisées des APIS. Plus précisement, on propose une sémantique formelle à base d'automates temporisés pour la modélisation d'une sous classe de programmes Ladder comportant des blocs TON. On fournie une logique temporisée dont la sémantique permet de considérer seulement les événements "signifcatifs" (c'est à dire les événements qui durent suffisamment longtemps). On propose deux sémantiques différentes pour cette logique: sémantique "locale" et sémantique "globale". Pour la sémantique "locale", on a obtenu plusieurs résultats d'expressivité et grâce à une nouvelle relation d'équivalence, on montre que son model checking reste décidable sans modifier la complexité théorique. En revanche, pour la sémantique "globale", le model checking devient indécidable.

Le projet gravaumate realise l'automatisation integrale d'un atelier de gravure pour thermometres medicaux. Ce niveau d'automatisation exige la possibilite de pouvoir, entre autres, detecter le niveau de mercure au sein du capillaire prismatique (0,04 mm) et ce par une methode autre que la prise de vue par camera ccd associee a un traitement d'image. Un procede inedit induisant par influence haute tension haute frequence une forte electroluminescence au niveau de l'extremite superieure de la colonne de mercure, autorise la detection precise de celle-ci a l'aide d'un montage incluant fentes fines et photomultiplicateur. Le niveau eleve de luminance traduit un regime d'arc initie par l'emission froide d'electrons resultant d'un fort gradient de potentiel se situant immediatement au-dessus du conducteur influence. Cette machine speciale de gravure est constituee d'un carroussel indexe a 24 positions, presentant sequentiellement une paire de thermometres medicaux semi-finis devant des postes de prise d'information ou de traitement. Le gravaumate est pilote par deux automats programmables industriels de haut de gamme pouvant etre equipes de modules de commande d'axe, de regulation pid, de communication. . . Le projet est evalue a 3 millions de francs: le retour d'investissement brut sera inferieur a 20 mois pour un fonctionnement journalier de 9 heures

Afin de repondre a un besoin de robotique de manipulation fortement contraint, la societe sinters a du, dans les annees 90, acquerir la maitrise de la structure de controle des bras manipulateurs basee sur une generation en ligne des trajectoires. Ce memoire presente la synthese des travaux effectues sur ce sujet. Deux aspects sont notamment precisees: une analyse des generateurs de trajectoires montre que la technique de generation par mise en sequence de motifs elementaires constitue actuellement le moyen le plus adapte pour generer en ligne les trajectoires de robots. La methode sart presentee ensuite et empruntee au genie logiciel constitue une alternative interessante pour specifier les systemes temps reel tels que les controleurs de robots. Appliquee a la structure a trois niveaux hierarchiques proposee (asservissement des axes, generation de la trajectoire, planification de la trajectoire), elle nous permet d'obtenir un modele coherent directement utilisable pour concevoir le systeme. Les performances du controleur presentees a la fin du memoire montre la reactivite et l'amelioration de l'autonomie de la structure ainsi realisee

Les systemes de c. A. O. Dedies a la robotique offrent des outils puissants en matiere de conception et d'optimisation des cellules robotisees. Cependant, la programmation hors-ligne des robots-manipulateurs a partir de tels systemes n'est pas un probleme totalement regle. En effet, les modeles de simulation utilises sont limites. Ils ne prennent pas en compte les effets des parametres non geometriques intervenant dans le controleur, ni le comportement dynamique du robot. L'importance de la programmation hors-ligne, dans l'industrie automobile par exemple, requiert de nouvelles methodologies pour diminuer les erreurs entre les trajectoires c. A. O. Et reelle et fournir une evaluation precise des temps de cycle. Nous avons developpe un simulateur qui inclut un modele parametre de controleur et un robot virtuel qui est un modele dynamique du robot. L'environnement de ce simulateur est un systeme appele: astrid (acronyme pour acquisition, traitement, identification et simulation). Ce systeme fournit les outils pour l'acquisition des donnees, leur traitement et l'identification des parametres inertiels des robots. Nous presentons dans ce memoire, le contexte, mais aussi l'etude et la realisation du simulateur. Une methode de generation de trajectoires qui sensibilisent les parametres inertiels du robot et permettant de valider le simulateur est aussi proposee

Ce mémoire propose des représentations formelles pour contrôleurs logiques industriels qui visent à améliorer le passage à l'échelle des techniques de model-checking. Ces vérifications, focalisées sur les propriétés extrinsèques, permettent d'améliorer la sûreté et aident à la certification de ces contrôleurs. Premièrement, la représentation de contrôleurs ne comprend que les états qui sont pertinents pour la preuve de propriétés et minimise le nombre de variables qui caractérisent chaque état. Puis une représentation de chaque bloc fonctionnel, décrit dans un nouveau langage formel adapté à nos besoins, est incluse dans la représentation du contrôleur. Ces représentations permettent la vérification formelle du contrôleur, même avec des programmes de grande taille. La comparaison avec de précédentes représentations, ainsi que leur utilisation dans un contexte industriel, valide nos représentations et quantifie leur efficacité.

Cette etude a ete faite pour demontrer l'efficacite des methodes d'optimisation et d'automatisation; elle a permis un gain de rendement de 36 points (de 41 a 77%) associe a une forte diminution de la duree globale de la reaction (76h a 2h30)

Cette thèse présente une analyse de la consommation d'énergie des systèmes de contrôlecommande électriques des machines automatisées en vue de réduire leur consommation d'énergie. Il est notamment présenté les notions associées aux systèmes de contrôle-commande et il est développé des méthodes et un simulateur de consommation d'énergie destiné à l'analyse de la consommation d'énergie. A partir de ceci, il est réalisé une analyse selon 3 axes : consommation des composants de contrôlecommande pris individuellement, consommation des systèmes de contrôle-commande selon le type de machine et l'assemblage des composants et enfin, consommation dans le temps selon les modes de marche. Ces travaux mettent en évidence que la consommation des systèmes de contrôle-commande est souvent faible comparée à celle des actionneurs, mais qu'il est tout de même possible de réduire d'un facteur 2 la consommation d'énergie.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TiagoSB_DISSERT.pdf: 2511631 bytes, checksum: 6bc0111c2afb2c48acf040134ddb6f46 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22<br>From their early days, Electrical Submergible Pumping (ESP) units have excelled in lifting much greater liquid rates than most of the other types of artificial lift and developed by good performance in wells with high BSW, in onshore and offshore environments. For all artificial lift system, the lifetime and frequency of interventions are of paramount importance, given the high costs of rigs and equipment, plus the losses coming from a halt in production. In search of a better life of the system comes the need to work with the same efficiency and security within the limits of their equipment, this implies the need for periodic adjustments, monitoring and control. How is increasing the prospect of minimizing direct human actions, these adjustments should be made increasingly via automation. The automated system not only provides a longer life, but also greater control over the production of the well. The controller is the brain of most automation systems, it is inserted the logic and strategies in the work process in order to get you to work efficiently. So great is the importance of controlling for any automation system is expected that, with better understanding of ESP system and the development of research, many controllers will be proposed for this method of artificial lift. Once a controller is proposed, it must be tested and validated before they take it as efficient and functional. The use of a producing well or a test well could favor the completion of testing, but with the serious risk that flaws in the design of the controller were to cause damage to oil well equipment, many of them expensive. Given this reality, the main objective of the present work is to present an environment for evaluation of fuzzy controllers for wells equipped with ESP system, using a computer simulator representing a virtual oil well, a software design fuzzy controllers and a PLC. The use of the proposed environment will enable a reduction in time required for testing and adjustments to the controller and evaluated a rapid diagnosis of their efficiency and effectiveness. The control algorithms are implemented in both high-level language, through the controller design software, such as specific language for programming PLCs, Ladder Diagram language.<br>Desde a sua concep??o, as unidades de Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) destacaram- se pelas altas vaz?es desenvolvidas e pelo bom desempenho em po?os com alto BSW, tanto em ambientes onshore como offshore. Em qualquer sistema de eleva??o, sua vida ?til e a frequ?ncia das interven??es s?o de fundamental import?ncia, em virtude dos elevados custos das sondas e dos equipamentos, al?m dos prejuizos oriundos de uma parada na produ??o. Na busca por uma maior vida ?til do sistema, surge a necessidade de que o mesmo trabalhe com efici?ncia e dentro dos limites de seguran?a de seus equipamentos, isso implica na necessidade de peri?dicos ajustes, monitoramento e controle. Como ? crescente a perspectiva de se minimizar as a??es humanas diretas, esses ajustes dever?o ser feitos cada vez mais via automa??o. A automa??o do sistema n?o s? possibilita uma maior vida ?til, mas tamb?m um maior controle sobre a produ??o do po?o. O controlador ? o c?rebro da maioria dos sistemas de automa??o, concentrando l?gica e estrat?gias necess?rias a atua??o no processo de maneira a lev?-lo a trabalhar com efici?ncia. Tal ? a import?ncia do controle para qualquer sistema de automa??o que se espera que, com o desenvolver das pesquisas e melhor conhecimento do BCS, muitos controladores venham a ser propostos para este m?todo de eleva??o. Depois que um controlador ? proposto, o mesmo deve ser testado e validado antes de se tom?-lo como eficiente e funcional. O uso de um po?o produtor ou de um po?o de teste poderia viabilizar a realiza??o de testes, mas com o s?rio risco de que falhas no projeto do controlador viessem a ocasionar danos aos equipamentos do po?o, muitos deles de custo elevado. Diante dessa realidade, o objetivo deste trabalho ? apresentar um ambiente para avalia??o de controladores fuzzy para po?os equipados com o m?todo BCS, utilizando-se de um simulador computacional representando um po?o virtual, de um software de projeto de controladores fuzzy e de um CLP comercial. O uso do ambiente proposto possibilitar? uma redu??o no tempo requerido para a realiza??o dos testes e ajustes necess?rios ao controlador avaliado e um diagn?stico r?pido de sua efici?ncia e efic?cia. Os algoritmos de controle s?o implementados tanto em linguagem de alto n?vel, atrav?s do software de projeto de controladores, como em linguagem espec?fica para programa??o de CLPs, a linguagem de Diagramas Ladder.

This diploma project summarizes a theoretical introduction regarding the issue of traffic light control. Further there is industrial communication discussed, where they are the Ethernet / IP protocol and the Modbus TCP protocol described more in detail. The following is the description of the Logix series programmable controllers. Then the diploma follows up with market research in order to find the most suitable development kit which is used as a trial prototype. Then it is concerned with a development kit with a communication module from AND-TECH company. Software was developed on them, more specifically a library for processor ports, memory and the Modbus TCP protocol. After verifying the functionality of the software, the hardware design was started. From the first site it is development kit and module and from the second site there are input and output circuits. There must be the assessment of the results found during the test operation. The end of the document describes incorrect steps that were repaired in hardware.

Κύριος στόχος της παρούσας διατριβής ήταν να συμβάλλει στην συστηματοποίηση του έργου του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού όταν αναλύει, μοντελοποιεί και σχεδιάζει τον έλεγχο ενός βιομηχανικού συστήματος. Για την μοντελοποίηση βιομηχανικών συστημάτων έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι, όπως τα δίκτυα Petri και όλες οι μορφές αυτομάτων ελέγχου. Τα αυτόματα αποτέλεσαν την βάση για την δημιουργία μιας νέας μεθόδου μοντελοποίησης στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. Τα Γενικευμένα Αυτόματα (Global Automata), όπως ονομάστηκε η νέα μέθοδος, δανείζονται χαρακτηριστικά από τις διάφορες προϋπάρχουσες μορφές αυτομάτων, ενώ εισαγάγουν νέες παραμέτρους μοντελοποίησης ώστε να καλύψουν τις όποιες ανάγκες των σύγχρονων βιομηχανικών συστημάτων. Βάσει της μεθόδου αναπτύχθηκαν διάφορα εργαλεία με στόχο την αύξηση της δύναμης μοντελοποίησης της. Το πρώτο εργαλείο περιλαμβάνει μια συστηματοποιημένη τεχνική συγχώνευσης καταστάσεων ενός μοντέλου και αποσκοπεί στον περιορισμό της υπέρμετρης αύξησης του γράφου καταστάσεων, ο οποίος σε περιπτώσεις μεγάλων συστημάτων μπορεί να φτάσει τις δεκάδες χιλιάδες καταστάσεις. Το δεύτερο εργαλείο που αναπτύχθηκε, αποτελεί την σύνθεση αυτομάτων με στόχο την δημιουργία ενός νέου αυτομάτου που έχει την ίδια ακριβώς συμπεριφορά με τα αρχικά. Η σύνθεση επιτρέπει την δημιουργία μοντέλου ακόμα και ενός συστήματος υψηλής πολυπλοκότητας, μέσω σύνθεσης των μοντέλων όλων των υποσυστημάτων του. Τέλος, τα γενικευμένα αυτόματα επιτρέπουν την δημιουργία ιεραρχικών μοντέλων που αποτελούνται από πλήθος αυτομάτων ιεραρχικά δομημένων. Σε αυτή την περίπτωση το αυτόματο του ανωτέρου επιπέδου έχει τον ρόλο του επόπτη-συντονιστή και τροφοδοτεί τα αυτόματα του κατώτερου επιπέδου με δεδομένα, τιμές αναφοράς κτλ. Αναφορικά με τον προγραμματισμό των βιομηχανικών ελεγκτών που θα επωμιστούν τον έλεγχο της διεργασίας παρουσιάζονται δύο εργαλεία παραγωγής κώδικα από ένα γενικευμένο αυτόματο. Το πρώτο εργαλείο παρουσιάζει συστηματικά τα βήματα μετατροπής ενός αυτομάτου σε εκτελέσιμο κώδικα μιας γλώσσας προγραμματισμού υψηλού επιπέδου. Η χρησιμότητα είναι σημαντική κατά την διάρκεια εξομοίωσης ενός μοντέλου και επαλήθευσης της ορθής λειτουργίας του ελεγκτή, αλλά όχι μόνο. Οι σύγχρονες βιομηχανίες είναι εξοπλισμένες με Σταθμούς Εποπτικού Έλεγχου και Συλλογής Πληροφοριών (SCADA) οι οποίοι στην πλειονότητά τους φέρουν ενσωματωμένη δυνατότητα εκτέλεσης κώδικα σε μια γλώσσα υψηλού επιπέδου. Με εκτέλεση του παραγόμενου, από το εργαλείο, κώδικα σε λογισμικό SCADA, μπορεί να επιτευχθεί και έλεγχος του συστήματος. Βέβαια, ο επικρατέστερος τύπος ελεγκτή παραμένει το Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής, λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών που διαθέτει και υπερισχύει συγκριτικά με τις εναλλακτικές προσεγγίσεις. Η υλοποίηση των γενικευμένων αυτομάτων σε PLC επιτυγχάνεται μέσω του δεύτερου εργαλείου, το οποίο δημιουργήθηκε με βάση το διεθνές πρότυπο IEC 61131-3 και περιγράφει όλα τα συστηματικά βήματα που πρέπει να ακολουθήσει ο μηχανικός για να υλοποιήσει την στρατηγική ελέγχου, που εμπεριέχει ένα γενικευμένο αυτόματα, σε ένα PLC. Το πρότυπο IEC 61131-3 περιλαμβάνει ένα σύνολο πέντε γλωσσών και το εργαλείο σύνθεσης τις περιλαμβάνει όλες δίνοντας κατάλληλες κατευθύνσεις υλοποίησης με βάση τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της καθεμιάς. Η παρουσίαση των γενικευμένων αυτομάτων και των εργαλείων που αναπτύχθηκαν ολοκληρώνεται μέσω παραδειγμάτων χρήσης. Οι παρουσιαζόμενες εφαρμογές αποτελούν είτε θεωρητικά συστήματα για επεξήγηση, είτε πραγματικές εφαρμογές υλοποιημένες ως εργαστηριακές διατάξεις ή ως πραγματικά συστήματα παραγωγής.<br>In this work Global Automata are introduced as a new method offering the convenience of modelling various types of industrial systems without any restrictions on systems properties. Their structure has common characteristics with several types of automata, such as the control graph with a finite set of states and transitions between those states. Global automata can be used for modelling hybrid systems handling both discrete and real valued variables combining flow, invariant and guard conditions from hybrid automata, with clock constraints and delayed inputs from timed and PLC automata. In addition, new modelling parameters as reset table at each transition and hierarchical classification of executable events at each state are introduced. Application independence derives from the fact that they are a super-set of every other type of automata and hence are less application depended compared to any of them. Based on Global Automata some tools were developed in order to increase their modelling power. First tool is the ability of state aggregation which generally means the merging of two or more states in order to produce a new super-state. State aggregation is a powerful tool to avoid state space expansion. The second developed tool is automata composition and is mainly used in cases where ad-hoc modelling is not a practical solution, since it allows the construction of large system model using simple models of all system’s components. Finally, global automata allow the development of hierarchical models, consisting of two or more automata. In such case, the automaton of the higher level has the role of supervisor feeding the automata of lower level with data, reference values etc. Two implementation tools for programming industrial controllers are also presented. The first tool is a synthesis tool for translating a global automaton into executable code of a programming language (i.e. C, Matlab). Tool usage is important for simulation and verification but is not limited on this. Contemporary industrial systems are equipped with Supervisory Control and Data Acquisition Systems (SCADA), which have embedded functions of running code. Consequently, an industrial system modelled as a global automaton can be controlled by the executable code running in a SCADA station. But, in industry the dominant controller is the Programmable Logic Controller, which is a special aim computer suitably built for the application control tasks. The IEC 61131-3 Programming Norm describes all the well-known languages for programming PLCs and the second tool is a synthesis tool for implementing global automata in PLCs based on this programming norm. Global automata as a modelling method and all the above mentioned tools are illustrated through representative examples. The presented examples are either theoretical or real systems implemented in the laboratory or even real production systems.