Tecniche di controllo supervisivo per celle di lavorazione automatizzate

This work uses the Supervisory Control for a machining cell consisting of an aggregation of multiple control machines: Machine Tools, arranged sequentially, and machines dedicated to handling and to the movement of the parts, like conveyor, rotary tables and manipulator. Logic controllers can be modeled, using discrete event systems (DES) and so their dynamic behavior is analyzed through formalisms such as Petri nets (RP) and finite state automata (FSA). Being flexible, the manufacturing system goes towards deadlock’s states, that can be overcome through synthesis’ techniques from which we derive the supreme controllable supervisory. For RP, the method of the P-invariant is adopted, while for the FSA, two types of approaches to the synthesis are presented: a classic, based on the theory of Supervisory Control (SCT), which determines a monolithic model that has its main handicap in the increasing number of its states caused by complexity of the plant, and a second approach to modular synthesis, which instead, reduces that number by subdividing the model into lower complexity components that are more easily handled. The designed solution is implemented by different PLC system installed for each sub-system, through one of the five languages of the standard IEC 6-1131: the Ladder Diagram. Finally, it presents an algorithm (written in Java environment), which offers a real time graphic simulation of the system in parallel to the realization of an automaton of the supervisor that is composed only by events that gives the fastest work cycle.

Si propone l'impiego del controllo supervisivo per il coordinamento di un sistema manifatturiero costituito dall’aggregazione di più moduli di controllo macchina: macchine di lavorazione, disposte sequenzialmente, e macchine dedicate al trasporto e alla movimentazione delle parti (nastro trasportatore, tavole rotanti e manipolatore). I controllori logici sono modellabili tramite sistemi ad eventi discreti (DES) e per tale ragione si fa uso di formalismi come le reti di Petri (RP) e gli automi a stati finiti (FSA) per analizzare il loro comportamento dinamico. Il sistema manifatturiero essendo flessibile, e quindi soggetto ad un elevato sfruttamento di risorse, manifesta situazioni che lo inducono in stati di blocco, superabili attraverso tecniche di sintesi dalle quali ricaviamo il supervisore controllabile supremo. Per le RP si adotta come tecnica il metodo dei P-invarianti, per gli FSA si presentano invece due tipi di approcci alla sintesi: uno classico, che si basa sulla teoria del Controllo Supervisivo (SCT), in cui si determina un modello monolitico del sistema che ha, all’aumentare della complessità dell’impianto, nel numero crescente dei suoi stati il suo handicap principale, e un secondo approccio di sintesi modulare, che invece riduce tale numero suddividendo il modello in componenti di minor complessità e quindi più facilmente trattabili. La soluzione progettata è implementata dai diversi PLC, installati per ciascun sotto-impianto del sistema, attraverso uno dei cinque linguaggi dello standard IEC 6-1131, il Ladder Diagram. Si presenta infine, un algoritmo (scritto in ambiente java), che offre la simulazione grafica del sistema in real time parallelamente alla realizzazione di un automa del supervisore composto dai soli eventi che determinano il ciclo di lavoro ottimale, ovvero il cammino più breve.