Extension of an industrial control systems simulation library for Modelica

Simulation software is an essential tool for engineers, scientists and researchers. Premium software within this category has plenty of options and is very complete, however it is often preferred to use open source software, free and available for everyone. To aid this preference, Open Modelica, which uses Modelica modeling language, is the tool used in this work for the development of a library for Industrial Control Systems. The idea of this work is to diversify the pool of options for the academic user that needs to perform simulations, studies and analyses by extending an existing library for industrial control developed initially by the Politecnico di Milano faculty and alumni. By taking the Industrial Control Systems library (available online in modelica.org) as a baseline, several modules, templates and examples were created on top in order to provide more practical solutions and tools for the final user. Specifically, six modules (with an addition of a template per module) were developed, including Feedforward compensation, Internal Model Control, inclusion of override selector in a PI controller, Shared Resource Control, a control module with 2 setpoints and an Auto/Manual station. Upon finalizing the algorithms each module was implemented in a simulation setup, providing specific results for easier comprehension of the utility and usage. It could be shown that the library extension filled several theoretical gaps from its baseline version, and it is expected to make the package release a more integral and appealing asset to the community.

Il software di simulazione è uno strumento essenziale per ingegneri, scienziati e ricercatori. Le principali applicazioni di questo tipo offrono molte opzioni e sono molto complete, tuttavia è spesso preferibile utilizzare software open source, gratuito e disponibile per tutti. Per facilitare l'adozione di tale approccio, Open Modelica, che utilizza il linguaggio di modellazione di Modelica, è lo strumento utilizzato in questo lavoro per lo sviluppo di una libreria per sistemi di controllo industriale. L'idea di questo lavoro è di diversificare il pool di opzioni per l'utente accademico che ha bisogno di eseguire simulazioni, studi e analisi, estendendo una libreria già esistente per il controllo industriale sviluppata inizialmente da docenti e studenti del Politecnico di Milano. Prendendo come riferimento la libreria Industrial Control Systems library (disponibile online in modelica.org), sono stati creati diversi moduli, modelli ed esempi per fornire soluzioni e strumenti più pratici per l'utente finale. In particolare, sono stati sviluppati sei moduli (con aggiunta di un modello per modulo), tra cui compensazione in anello aperto, controllo a modello interno, controllo con override, controllo di risorse condivise, un modulo di controllo con 2 setpoint e una stazione Auto / Manuale. Al momento della finalizzazione degli algoritmi, ciascun modulo è stato implementato in una configurazione di simulazione, fornendo risultati specifici per una più facile comprensione del suo funzionamento e utilizzo. L'estensione della libreria ha colmato diverse lacune teoriche dalla sua versione di base, e si prevede che renderà la sua prossima elease più attraente per la comunità.