ФУНКЦИОНАЛЬНО-БЛОЧНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕХОДОВ СОСТОЯНИЙ 

Дубинин Виктор Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: dubinin.victor@gmail.com
Войнов Артем Сергеевич, аспирант, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: voj49@yandex.ru
Сенокосов Илья Владимирович, инженер, Научно-техническое предприятие «Криптософт» (Россия, г. Пенза, ул. Лермонтова, 3), E-mail: senokosov.i@yandex.ru
Вяткин Валерий Владимирович, доктор технических наук, профессор, кафедра ответственных коммуникаций и вычислений, Технический университет Лулео (Швеция, г. Лулео, ул. Регнбогсаллен, корп. А), E-mail: valeriy.vyatkin@ltu.se 

519.713: 67.02 

DOI

10.21685/2072-3059-2019-2-3 

Актуальность и цели. В связи с широким внедрением в сфере промышленной автоматики методологий проектирования, основанных на моделях, возникает потребность трансформации моделей в исполнимый код для контроллеов. Наиболее перспективным языком программирования распределенных контроллеров в настоящее время является язык функциональных блоков (ФБ) стандарта МЭК 61499. Целью работы является разработка методов преобразования наиболее распространенных моделей переходов состояний, в числе которых конечные и магазинные автоматы, а также сети Петри, в системы ФБ.
Материалы и методы. При проведении исследования использовались положения и методы теории конечных автоматов и систем переходов, магазинных автоматов, формальных грамматик и сетей Петри, а также технологии разработки программного обеспечения на основе стандарта МЭК 61499.
Результаты. В ходе выполнения работы были получены следующие научные и практические результаты: 1) метод реализации недетерминированных конечных автоматов на основе ФБ МЭК 61499, особенностью которого является представление состояний автомата с помощью ФБ, использование механизма передачи маркеров и двухфазной схемы выполнения; 2) подход к реализации детерминированных магазинных автоматов на основе ФБ МЭК 61499, особенностью которого является использование в качестве исходной модели графового представления магазинного автомата и представление магазина в виде отдельного ФБ; 3) формальное определение селектирующих А-сетей и методика их реализации на основе ФБ, особенностью которой является представление позиций и переходов сетевой модели в виде отдельных ФБ, а также наличие специального диспетчера переходов.
Выводы. Предложенные реализационные методы могут быть использованы в проектировании промышленных киберфизических систем для мониторинга и диагностики, проверки соответствия, детектирования и выборки специфицированных последовательностей событий и параметризованных объектов из входного потока, а также для управления технологическим процессом. 

Ключевые слова

недетерминированные конечные автоматы, магазинные автоматы, сети Петри, А-сети, детектирование, выборка, проверка соответствия, функциональный блок, стандарт МЭК 61499, NxtStudio 

 Скачать статью в формате PDF

1. Дубинин, В. Н. Модельно-центрированная методология проектирования распределенных компонентно-базированных информационно-управляющих систем промышленной автоматики / В. Н. Дубинин // Современные информационные технологии : сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза, 2013. – Вып. 18. – С. 7–24.
2. Dubinin, V. Auto-Generation of Distributed Automation Software Based on Formal Product Line Specification / V. Dubinin, I. Senokosov, V. Vyatkin // Lecture Notes in Artificial Intelligence. – Cham : Springer, 2017. – Vol. 10444. – P. 80–91.
3. Aalst, W. M. P. Process Mining: Data Science in Action / W. M. P Aalst. – Springer Verlag, 2016. – 467 p.
4. Поликарпова, Н. И. Автоматное программирование / Н. И. Поликарпова, А. А. Шалыто. – Санкт-Петербург : Питер, 2009. – 176 с.
5. Хопкрофт, Дж. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений / Дж. Хопкрофт, Р. Мотвани, Дж. Ульман. – Москва : Вильямс, 2002. – 528 с.
6. Vyatkin, V. IEC 61499 Function Blocks for Embedded and Distributed Control Systems Design, Third Edition / V. Vyatkin. – Instrumentation Society of America (ISA), 2016. – 261 p.
7. Drusinsky, D. Modelling and verification using UML statecharts / D. Drusinsky. – Elsevier, 2006. – 400 p.
8. Дубинин, В. Н. Проектирование и реализация систем управления дискретными событийными системами на основе иерархических модульных недетерминированных автоматов (Ч. 2. Методы и средства) / В. Н. Дубинин, Д. А. Будаговский, Д. Н. Дроздов, Д. В. Артамонов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2016. – № 2 (38). – C. 18–32.
9. Вашкевич, Н. П. Недетерминированные автоматы и их использование для реализации систем параллельной обработки информации : монография / Н. П. Вашкевич, Р. А. Бикташев. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2016. – 394 с.
10. Сайт nxtStudio (nxtControl). – URL: http://www.nxtcontrol.com/
11. Дубинин, В. Н. Использование моделей магазинных автоматов в проектировании технологических процессов сортировки и сборки изделий / В. Н. Дубинин, И. В. Сенокосов, Л. П. Климкина, В. В. Вяткин // Современные технологии в науке и образовании (СТНО-2017) : cб. тр. Междунар. науч.-техн. и науч.- методич. конф. – Рязань, 2017. – Т. 1. – С. 10–14.
12. Cui, T. Recognition Algorithm Design and Complex Analysis for Languages of S-Nets / T. Cui, Q. Zeng, D. Zhang // Information Technology Journal. – 2011. – № 10. – P. 106–112.
13. Ghanem, N. Representation and Recognition of Events in Surveillance Video Using Petri Nets / N. Ghanem, D. DeMenthon, D. Doermann, L. Davis // Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPRW '04). – 2004. – July.
14. Choppy, C. Coloured Petri Nets for Chronicle Recognition / C. Choppy, O. Bertrand, P. Carle // Int. Conf. on Reliable Software Technologies – Ada-Europe 2009. Lecture Notes in Computer Science. – Springer, 2009. – Vol. 5570. – P. 266–281.
15. Fernández, V. R. Automatic Procedure Following Evaluation Using Petri Netbased Workflows / V. R. Fernández, A. G. Pardo, D. Camacho // IEEE Transactions on Industrial Informatics. – 2018. – Vol. 14, iss. 6. – P. 2748–2759.
16. Leoni, M. Decomposing Alignment-Based Conformance Checking of Data-Aware Process Models / M. Leoni, J. Munoz-Gama, J. Carmona, W. M. P. Aalst // Lecture Notes in Computer Science. – 2014. – Vol. 8841. – P. 3–20.
17. Дубинин, В. Н. Асинхронное моделирование NCES-сетей / В. Н. Дубинин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2009. – № 2. – C. 3–14.