Ανάλυση λειτουργίας βιομηχανικών εγκαταστάσεων με συνδυασμό δικτύων Petri

Abstract

Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται μία μεθοδολογία σχεδιασμού και ανάλυσης βιομηχανικών αυτοματισμών. Εγκατάσταση εφαρμογής της ανάλυσής μας αποτέλεσε το σύστημα διαχείρισης ιπτάμενης τέφρας του ΑΗΣ Αγίου Δημητρίου Κοζάνης. Βασικό εργαλείο αποτέλεσαν τα δίκτυα Petri σε κάποιες ειδικές μορφές τους (Signal Interpreted Petri Nets, Hybrid Interpreted Petri Nets) και υλοποιήθηκε ένας τρόπος επικοινωνίας των δικτύων αυτών προσομοιάζοντας έτσι την αλληλεπίδραση ελεγκτή και εγκατάστασης. Στην ανάλυση δείχνεται μία προσέγγιση πιστοποίησης του αλγορίθμου ελέγχου ως προς την ορθότητα του έργου που επιτελεί(Validation) και ως προς την ασφαλή λειτουργία του(Verification). Η πιστοποίηση με την έννοια του Validation έγινε μεταφράζοντας τα δίκτυα Petri σε Statecharts στο περιβάλλον Stateflow του Simulink. Εκεί μοντελοποιείται ο αλγόριθμος του ελεγκτή και το φυσικό μοντέλο της εγκατάστασης. Για την πιστοποίηση με την έννοια του Verification γίνεται μία περιορισμένη προσέγγιση. Εδώ χρησιμοποιήθηκε συμβολικός έλεγχος μοντέλου (SMV) με σκοπό την απόδειξη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών ορθότητας που ισχύουν γενικά για τα δίκτυα Petri που χρησιμοποιήσαμε. Τέλος γίνεται μία ενδεικτική υλοποίηση του αυτοματισμού, ως επίδειξη εφαρμοσιμότητας της ανάλυσής μας, στο περιβάλλον Simatic S7 (Siemens).

In this project a methodology for designing and analyzing industrial automation applications is developed. The fly ash handling system of SES Agios Dimitrios Kozanis is the industrial plant used to implement this analysis. Using some special forms of Petri nets (Signal Interpreted Petri Nets, Hybrid Interpreted Petri Nets) a way of communication between those nets was realized giving the ability to simulate the communication between the controller and the plant. In this project a way of checking the algorithm’s function (Validation) and safety (Verification) is shown. Validation has been done by translating Petri nets into Statecharts in Simulink’s Stateflow environment, in which the controller’s algorithm and the plant are modeled. Verification has been slightly approached using SMV (Symbolic Model Verification) in order to prove specific characteristics of correctness that are generally valid for the Petri nets used. Finally, a general realization of the automation has been done to prove the ability to implement this theoretical approach in the Simatic S7 (Siemens) environment.