Metodologia para modelagem, validação e programação de controladores lógicos industriais usando statecharts básicos

Due of industrial informatics several attempts have been done to develop notations and semantics, which are used for classifying and describing different kind of system behavior, particularly in the modeling phase. Such attempts provide the infrastructure to resolve some real problems of engineering and construct practical systems that aim at, mainly, to increase the productivity, quality, and security of the process. Despite the many studies that have attempted to develop friendly methods for industrial controller programming, they are still programmed by conventional trial-and-error methods and, in practice, there is little written documentation on these systems. The ideal solution would be to use a computational environment that allows industrial engineers to implement the system using high-level language and that follows international standards. Accordingly, this work proposes a methodology for plant and control modelling of the discrete event systems that include sequential, parallel and timed operations, using a formalism based on Statecharts, denominated Basic Statechart (BSC). The methodology also permits automatic procedures to validate and implement these systems. To validate our methodology, we presented two case studies with typical examples of the manufacturing sector. The first example shows a sequential control for a tagged machine, which is used to illustrated dependences between the devices of the plant. In the second example, we discuss more than one strategy for controlling a manufacturing cell. The model with no control has 72 states (distinct configurations) and, the model with sequential control generated 20 different states, but they only act in 8 distinct configurations. The model with parallel control generated 210 different states, but these 210 configurations act only in 26 distinct configurations, therefore, one strategy control less restrictive than previous. Lastly, we presented one example for highlight the modular characteristic of our methodology, which it is very important to maintenance of applications. In this example, the sensors for identifying pieces in the plant were removed. So, changes in the control model are needed to transmit the information of the input buffer sensor to the others positions of the cell

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Com o advento da informática industrial muitos esforços têm sido realizados para o desenvolvimento de notações e semânticas usadas para classificar e descrever diferentes tipos de sistemas, sobretudo na fase de modelagem. Tais esforços fornecem a infraestrutura necessária para a solução de alguns problemas reais de engenharia e a construção de sistemas práticos que visam, principalmente, o aumento da produtividade, qualidade e segurança de processos. Além disso, apesar de muitos estudos tentarem desenvolvermétodos amigáveis para programação de controladores lógicos industriais, estes ainda são programados através de métodos convencionais no estilo tentativa e erro e, na prática, usualmente não existe documentação escrita para esses sistemas. A solução ideal para este problema seria usar um ambiente computacional que permita engenheiros industriais implementar o sistema usando linguagens de alto nível e que obedeçam padrões internacionais. Baseado nessa perspectiva, este trabalho descreve um procedimento sistemático para modelar a planta e o controle de sistemas com dinâmica discreta que incluem operações sequenciais, paralelas e temporizadas, usando um formalismo baseado nos Statecharts, denominado Statecharts Básicos (SCB). A metodologia também permite procedimentos automáticos de verificação e implementação desses sistemas. A validação da metodologia foi realizada por meio de estudos de casos com exemplos típicos de aplicações da área de manufatura. O primeiro exemplo apresenta um controle sequencial para um etiquetador de peças e serve para ilustrar a dependência entre os dispositivos da planta. O segundo exemplo discute mais de uma estratégia de controle para uma célula de manufatura. O modelo da célula usada nos exemplos possui 72 configurações possíveis e, com um controle sequencial, a planta ficou restrita a 8 configurações, enquanto que com um controle paralelo, a planta atuou em 26 configurações diferentes, sendo, portanto, um controle menos restritivo. Por fim, foi apresentado um exemplo para ressaltar a característica modular da nossa metodologia, que é de suma importância para a manutenibilidade de aplicações. Neste exemplo, os sensores para identificação de peças presentes na planta da célula de manufatura foram removidos, gerando a necessidade de alterações no modelo do controle para propagar as informações do sensor de entrada de peças para as outras posições da célula.