Dissertação

{en_GB=Validation of Industrial Processes Implemented on PLCs based on Petri Nets} {} EVALUATED

{pt=Sistemas de Eventos Discretos (SED) são ubíquos na indústria, aparecendo como supervisores implementados em Controladores Lógicos Programáveis (CLP). Projetar e implementar SED em CLP é um processo moroso, requerendo fases de validação. As redes de Petri (RP) são um paradigma de modelação prático devido às suas representações gráficas e matemáticas. Ao modelar sistemas com RP-IOPT, classe de RP estendida com recursos de entrada-saída, caso as redes sejam limitadas, pode-se traduzir tais modelos diretamente para programas CLP. Isto fornece uma maneira eficaz de criar programas CLP harmonizando a complexidade de representar SEDs. Uma RP permite encontrar o conjunto de estados alcançável, uma via para validar produção de código CLP. Uma árvore de cobertura baseada no conceito de dominância de nó é proposta para considerar apenas processos com conjuntos alcançáveis finitos. Finalmente, encontramos ciclos de operação, evitando casos de deadlock, e usamos as sequências de transições para avaliar se o código do processo atinge todos os estados possíveis. A ferramenta IOPT-Tools, criada na Faculdade de Ciências e Tecnologia para desenvolver controladores de sistemas embebidos, é utilizada para criar RP-IOPT. As RP projetadas são utilizadas pela ferramenta geradora de controladores CLP/SED, criada no Instituto Superior Técnico para ensino de automação de processos industriais. Foram obtidos resultados promissores em casos práticos de validação da produção de código CLP, pelo teste exaustivo de estados alcançáveis determinados a partir da RP que representa o processo industrial. Adicionalmente, a metodologia proposta mostrou ser possível detetar antecipadamente problemas de design e estudar efeitos de restrições impostas por hardware., en=Discrete Event Systems (DES) are found as supervisors in industrial applications which are implemented by Programmable Logic Controllers (PLC). Designing and implementing DES in PLC is a thorough process requiring process validation. Petri nets (PN) are a powerful modeling paradigm, because of their graphical and mathematical representations. By modeling the systems with IOPT-PNs, class of PNs extended with input-output, in the case the nets are bounded, one may translate those models directly to PLC programs. This provides an effective way to create PLC programs by mediating the complexity of representing DES. Validation is required to assess the PLC code production. A PN representing a process allows finding the reachable set of states. A coverability tree based on the node dominance concept is proposed to consider just processes with finite reachable sets. Finally, we find operation cycles, avoiding deadlock cases, and use sequences of transitions to assess whether the process code reaches all possible states. The IOPT-Tools toolchain, created in Faculdade de Ciências e Tecnologia to develop embedded system controllers, is used to design IOPT-PNs. The designed PNs are then used as the input of the PLC/DES controller maker toolchain, created in Instituto Superior Técnico for teaching automation. Promising results were obtained in practical validation cases of the PLC code production, by the exhaustive test of reachable states determined from the PN representing the industrial process. Moreover, the proposed methodology showed that it is possible to anticipate the detection of design problems and study the effects of restrictions imposed by hardware.}
{pt=RP-IOPT, Alcançabilidade, Árvore Cobertura, CLP, Validação, en=IOPT-PN, Reachability, Coverability Tree, PLC, Validation}

Fevereiro 11, 2021, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

José António Da Cruz Pinto Gaspar

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar