МНОГОУРОВНЕВЫЕ СИСТЕМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ IEC 61499 И ИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
К ОДНОУРОВНЕВЫМ МОДЕЛЯМ

Дубинин Виктор Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), dubinin.victor@gmail.com
Климкина Людмила Петровна, старший преподаватель, кафедрa организации и информатизации производства,  Пензенский государственный аграрный университет (Россия, г.Пенза, ул. Ботаническая, 30), ludmila.klimkina@gmail.com
Калачев Андрей Валентинович, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40), andrei.kalachev@gmail.com

 681.5

DOI

 10.21685/2072-3059–2017-1-2

Актуальность и цели. В настоящее время одна из ключевых технологий в построении систем управления в промышленной автоматизации опирается на стандарт IEC 61499. В общем случае системы управления на основе функциональных блоков (ФБ) стандарта IEC 61499 представляют собой сложные иерархические системы, включающие множество артефактов и связей. Процесс проектирования систем данного класса предполагает разработку спектра взаимосвязанных моделей и их взаимных преобразований. Цель данного исследования – разработка методики перехода от многоуровневых систем функциональных блоков к одноуровневым графовым моделям.
Материалы и методы. Данное исследование проведено с использованием теории множеств, теории конечных автоматов, теории графов и графовых трансформаций.
Результаты. Разработаны формальные основы иерархической организации систем управления, построенных с использованием стандарта IEC 61499, включая определение системной конфигурации и ее развертывания, принципы буферирования данных в межмодульных и межуровневых интерфейсах, что позволяет перейти от иерархических структур систем ФБ к одноуровневым моделям, которые можно принять за каноническую форму представления систем ФБ. Предложен подход к формализации процесса перехода от многоуровневых систем ФБ к одноуровневым на основе трансформации графов. В рамках формализации этого процесса разработаны: набор метамоделей систем ФБ в виде типизированных атрибутных графов; набор правил трансформации для перехода от многоуровневой структуры систем ФБ к одноуровневой структуре.
Выводы. Предложенный метод перехода от многоуровневых систем функциональных блоков к одноуровневым графовым моделям сокращает число межуровневых связей и повышает однородность модели, что, в свою очередь, будет способствовать повышению эффективности анализа систем управления на стадии верификации и имитационного моделирования.

Ключевые слова

функциональный блок, стандарт IEC 61499, системы управления, иерархическая структура, развертывание, метамодель, графовая модель, трансформация.

 Скачать статью в формате PDF

 1. International Standard IEC 61499. Function blocks for industrial-process measurement and control systems (edition 2.0). Part 1: Architecture / International Electrotechnical Commission. – Geneva, 2005. – 245 p.
2. Ду бинин, В. Н. Модельно-центрированная методология проектирования распределенных компонентно-базированных информационно-управляющих систем промышленной автоматики / В. Н. Дубинин // Современные информационные технологии : тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза, 2013. – Вып. 18. – С. 7–24.
3. Ehrig, H. Fundamental theory for typed attributed graph transformation / H. Ehrig, U. Prange, G. Taenzer // Graph Transformation: 2nd Int. Conf. (ICGT 2004). Lecture Notes in Computer Science. – Springer-Verlag, 2004. – Vol. 3256. – P. 161–177.
4. Sendall, S. Model transformation: The heart and soul of model-driven software development / S. Sendall, W. Kozaczynski // IEEE Software. Special Issue on Model- Driven Software Development. – 2003. – № 20 (5). – P. 42–45.
5. Дубинин, В. Н. Графо-трансформационный подход к синтезу формальных моделей систем функциональных блоков IEC 61499 / В. Н. Дубинин, В. В. Вяткин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2008. – № 4. – С. 16–26.
6. AGG – A Development Environment for Attributed Graph Transformation Systems. – URL: http://tfs.cs.tu-berlin.de/agg
7. Dubinin, V. On Definition of a Formal Model for IEC 61499 Function Blocks / V. Dubinin, V. Vyatkin // EURASIP Journal on Embedded Systems. – 2008. – № 1. – P. 1–10.