Assessment of delays in the application layer of an event-driven networked control system

• Autorzy: Majcher A.

Warianty tytułu

PL

Ocena opóźnień w warstwie aplikacji systemu sterowania sieciowego z obsługą zdarzeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Problems of networked control systems (NCSs) are associated with inherent time delays. In such systems, particularly those applied to supervise batch processes, tasks with flexible time frames are also performed. However, even in such cases, the knowledge of border delay values is necessary. The article presents a simulation model for an event-driven NCS in which the events are initiated in the main controller and executed in local controllers. The author discusses the results of tests on the efficiency of the model, assessed in the application layer, and the results of verification tests with a real PLC and a Modbus TCP protocol. The structure of the control system and the method for the analysis of its efficiency can be used in the design of process control systems, simulators with virtual objects, and hardware-in-the-loop test systems.

PL

Problemy systemów sterownia sieciowego (NCS) związane są z inherent-nymi dla nich opóźnieniami czasowymi. W systemach takich, szczególnie w sterowaniu procesami wsadowymi, wykonywane są także zadania o luźnych ograniczeniach czasowych, ale wymagające dokładnej znajomości granicznych wartości opóźnień. W artykule przedstawiono model symulacyjny sytemu NCS z obsługą zdarzeń wyzwalanych w sterowniku głównym i wykonywanych w sterownikach lokalnych. Przedstawiono wyniki badań wydajności modelu ocenianej w warstwie aplikacji oraz badań weryfikacyjnych z rzeczywistym sterownikami PLC i protokołem Modbus TCP. Przestawiona struktura systemu i metoda analizy jego wydajności może znaleźć zastosowanie w projektowaniu systemów sterowania procesami technologicznymi oraz projektowaniu symulatorów z wirtualnymi obiektami sterowania i rozwiązań typu hardware-in-the-loop.

Słowa kluczowe

EN

networked control system; event driven; batch control; communication protocol

PL

system sterowania sieciowego; sterowanie zdarzeniami; sterowanie wsadowe; protokół komunikacyjny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2016
• Tom: no. 1
• Strony: 41--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majcher A.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom

Bibliografia

• 1. Nilsson J.: Real-time control systems with delays. Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, 1988.
• 2. Franzè G., Tedesco F., Famularo D.: Model predictive control for constrained networked systems subject to data losses. Automatica 54, 2015, pp. 272–278.
• 3. Tipsuwan Y., Chow M.-Y (2003): Control methodologies in networked control systems. Control Engineering Practice 11, 2003, pp. 1099–1111.
• 4. Li H., Kawashima K.: Experimental comparison of backdrivability for time-delayed telerobotics. Control EngineeringPractice 28, 2014, pp. 90–96.
• 5. Zhang J., Lina Y., Shi P.: Output tracking control of networked control systems via delay compensation controllers. Automatica 57, 2015, pp. 85–92.
• 6. Godena, G.:Proc-Graph: a procedure – oriented graphical notation for process-control software specification. Control Engineering Practice. 12, 2004, p. 99–111.
• 7. C. de Prada, Grossmann I., Sarabia D., Cristea S.: A strategy for predictive control of a mixed continuous batch process. Journal of Process Control 19, 2009, pp. 123–137.
• 8. Dong-Sung Kim, Dong-Hyuk Choi, Prasant Mohapatra: Real-time scheduling method for networked discrete control systems. Control Engineering Practice 17, 2009, p 564–570.
• 9. Robert J., Georges J-P.,Rondeau E., Divox T.: Minimum cycle time analysis of Ethernet-based real-time protocols. Int. J. Comput. Commun. Vol. 7 (2012), No. 4, pp. 743–757.
• 10. Sung M., KimI., KimT.: Toward a holistic delay analysis of EtherCAT synchronized control processes. Int. J. Comput. Commun., Vol. 8 (2013), No. 4, pp. 608–621.
• 11. Majcher A., Wiejak J., Przybylski J., Chudoba T., Wojnarowicz J.: A novel reactor for microwave hydrothermal scale-up nanopowder synthesis. International Journal of Chemical Reactor Engineering. Vol. 11, Issue 1, 2013, pp. 1–8.
• 12. Majcher A.: Automation of the process of microwave hydrothermal synthesis of nanopowders. Pomiary Automatyka Robotyka PAR, 2/2013, p. 208–212.
• 13. Majcher A.: Model of the event driver networked control system for the diagnostics use. Maintenance Problems 2 (2011), pp. 131–140.
• 14. Bacic M., Neild S., Gawthrop P.: Introduction to the special issue on hardware-in-the-loop simulation. Mechatronics, 19 (7) (2009), pp. 1041–1042.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.