ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМИ СОБЫТИЙНЫМИ СИСТЕМАМИ                     НА ОСНОВЕ ИЕРАРХИЧЕСКИХ МОДУЛЬНЫХ НЕДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ АВТОМАТОВ                        (Ч. 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА)

Дубинин Виктор Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственныйуниверситет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), dubinin.victor@gmail.com
Будаговский Дмитрий Александрович, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), budagovsky92@gmail.com
Дроздов Дмитрий Николаевич, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40), dmitriidrozdov9@gmail.com
Артамонов Дмитрий Владимирович, доктор технических наук, профессор, кафедра автономных информационных и управляющих систем, Пензенский государственный университет (Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40), aius@pnzgu.ru

681.5

DOI

10.21685/2072-3059-2016-2-2

Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы управле-ния для дискретных событийных систем (ДСС). Предмет исследования – мето-ды и средства проектирования систем управления ДСС на основе автоматных моделей. Цель – разработка методов и средств проектирования и реализации систем управления ДСС на основе программируемых логических контролле-ров с использованием иерархических модульных недетерминированных авто-матов (ИМНДА), являющихся развитием концепции недетерминированных ав-томатов, предложенных Н. П. Вашкевичем.
Материалы и методы. Для решения поставленных задач использовались методы теории множеств, конечных автоматов, сетей Петри, сетевых систем «условие – событие» (NCES-сетей), а также методы разработки программного обеспечения управляющих систем на основе программируемых логических контроллеров.
Результаты. Разработаны методики реализации базисного модуля ИМНДА на основе релейно-контактной логики (LD) и составного модуля ИМНДА на основе функционально-блоковых диаграмм (FBD). Предложена структура инструментальных средств для поддержки проектирования и реа-лизации систем управления ДСС на основе ИМНДА. Показана применимость предложенных методов на примере разработки простой системы управления.
Выводы. Предложенные методы и средства позволяют: уменьшить затраты на разработку, модификацию и сопровождение систем управления ДСС; уве-личить степень повторного использования разработанных артефактов проектирования (например, автоматных модулей); автоматизировать разработку систем управления ДСС, что, в конечном счете, приводит к сокращению сроков проектирования систем управления ДСС.

Ключевые слова

дискретные событийные системы, недетерминированные автоматы, управление, модуль, проектирование, реализация, инструментальная система, программируемый логический контроллер, релейно-контактная логика, функционально-блоковые диаграммы.

 Скачать статью в формате PDF

1. Cassandras, C. G. Introduction to Discrete Event Systems / C. G. Cassandras, S. Lafortune. – Springer, 2008. – 772 p.
2. Петров, И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного программирования / И. В. Петров ; под ред. В. П. Дьяконова. – М. : СОЛОН-Пресс, 2004. – 256 с.
3. International Standard IEC 61131-3 (edition 2.0) : Programmable Controllers / Interna-tional Electrotechnical Commission. – Geneva, 2003. – 230 p.
4. Frey, G. Formal methods in PLC programming / L. Litz // Proc. IEEE Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2000). – Nashville, USA, 2000, Oct. – P. 2431–2436.
5. Шалыто, А. А. SWITCH-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления / А. А. Шалыто. – СПб. : Наука, 1998. – 628 с.
6. Dierks, H. PLC-Automata: A New Class of Implementable Real-Time Automata / H. Dierks // Transformation-Based Reactive Systems Development (ARTS‘97). – Springer LNCS, 1997. – Vol. 1231. – P. 111–125.
7. Shah, S. S. Reconfigurable logic control using modular FSMs: Design, verification, implementation, and integrated error handling / S. S. Shah, E. W. Endsley, M. R. Lucas, D. M. Tilbury // Proceedings of the 2002 American Control Conference. – 2002. – Vol. 5. – pp. 4153–4158.
8. Thapa, D. Modeling, Verification, and Implementation of PLC program using Timed-MPSG / D. Thapa, S. C. Park, C. M. Park, G.-N. Wang // Proceedings of the 2007 Summer Computer Simulation Conference (SCSC'07). – San Diego, CA, USA, 2007. – P. 533–540.
9. Sacha, K. Translatable finite state time machine / K. Sacha // Lecture Notes in Com-puter Science. – 2007. – Vol. 4745. – P. 117–132.
10. Moura, R. S. Using basic Statechart to program industrial controllers / R. S. Moura, L. A. Guedes // Computer Standards & Interfaces. – 2012. – № 34. – P. 60–67.
11. Frey, G. A Re-Engineering Approach for PLC Programs using Finite Automata and UML / G. Frey, M. B. Younis // Proc. IEEE International Conference on Information Reuse and Integration, IRI-2004. – Las Vegas, USA, 2004, Nov. – P. 24–29.
12. Дубинин, В. Н. Проектирование и реализация систем управления дискретными событийными системами на основе иерархических модульных недетермирниро-ванных автоматов (Часть 1. Формальная модель) / В. Н. Дубинин, Д. Н. Дроздов, Д. А. Будаговский // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2016. – № 1 (37). – С. 30–41.
13. Вашкевич, Н. П. Недетерминированные автоматы и их использование для синтеза систем управления / Н. П. Вашкевич, С. Н. Вашкевич. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1996. – 88 с.
14. Fantuzzi, C. A Design Pattern for translating UML software models into IEC 61131-3 Programming Languages / C. Fantuzzi, M. Bonfe, F. Fanfoni, C. Secchi // 18th IFAC World Congress (August 28 – September 2, 2011). – Milano (Italy), 2011. – Vol. 18, Part 1. – P. 9158–9163.
15. Simulink PLC Coder. – URL: http://www.mathworks.com/products/sl-plc-coder/.
16. ViVe – VisualVerifier Tool Framework. – URL: http://www.fb61499.com/license.html.