Design of virtual sensors for PLC controllers

Development concept of FTC (fault tolerant control) systems based on PLC controllers is presented in the paper. Fault tolerance is achieved thanks to application of virtual sensors and the system software structure reconfiguration mechanisms. The universal software switch acting on the principle of a weighted average is presented. It enables creation of different FTC mechanisms by means of adjusting the appropriate weight values. The virtual sensors are created with use of MITforRD program (Model Identification Tool for Reconstruction and Diagnosis), which is a part of AMandD software package (Advanced Monitoring and Diagnostic System), developed in the Institute of Automatic Control and Robotics of Warsaw University of Technology. They are next converted by specialized programs into the shape individual for each type of PLC controller.

Przedstawiono koncepcję projektowania układów sterowania, bazujących na sterownikach programowalnych PLC, w których tolerowanie uszkodzeń (FTC) osiągane jest poprzez rekonfigurację struktury programowej sytemu i stosowanie redundancji funkcjonalnej w postaci sensorów wirtualnych. Przedstawiono uniwersalny programowy przełącznik/switch sygnałów wejściowych, działający na zasadzie średniej ważonej. Przez odpowiedni dobór wartości wag, umożliwia on tworzenie różnorodnych mechanizmów tolerowania uszkodzeń i stanów nieprawidłowego funkcjonowania systemu. Przykładowo, dynamiczna zmiana wartości wag wszystkich wejść w zakresie 0-1 tak, aby ich suma była równa jedności, pozwala na elastyczne dopasowanie się do zmiany punktu pracy procesu, czy też wiarygodności pomiarów. Natomiast, przypisanie jednej z wag wartości 1 a pozostałym 0, stanowi redundancję statyczną typu "k z n". Sensory wirtualne są kreowane na bazie modeli procesu generowanych z użyciem programu MITforRD (Model Identification Tool for Reconstruction and Diagnosis), jednego z elementów środowiska programowego AMandD (Advanced Monitoring and Diagnostic System), przeznaczonego do monitorowania, diagnozowania, identyfikacji i symulacji procesów i systemów, opracowanego w IAiR PW. Konwersja modeli do postaci bloków funkcyjnych FBD dokonywana jest za pomocą programów przygotowanych indywidualnie dla każdego typu sterownika PLC.