Desarrollo de una plataforma software de bajo coste implementada en Matlab para la automatización de plantas industriales virtuales

Abstract

[ES] En este proyecto se pretende diseñar una plataforma de control de bajo coste en Matlab que permita reemplazar el uso de PLCs comerciales, para la automatización de plantas industriales virtuales. Detrás de este TFG subyace la idea reducir costes en una primera fase de diseño de un proyecto de automatización evitando la necesidad de comprar un PLC y la planta industrial o una maqueta de la misma.

El automatismo en lugar de ser programado en el PLC se programaría mediante el entorno Stateflow de Matlab, el cual permite trabajar con máquinas de estado finitas, a las cuales se puede llegar a partir de automatismos realizados en lenguaje Grafcet.

Una vez el automatismo está implementado en Matlab el siguiente hito de este TFG es el de poder disponer de una plataforma de simulación en 3D de plantas industriales o, equivalentemente, una plataforma de plantas industriales virtuales. En este proyecto se va a emplear el software comercial Factory I/O, el cual permite diseñar gran variedad de plantas virtuales y ser renderizadas en 3D en tiempo real. Por otro lado, este software permite establecer conexión, por ejemplo, vía OPC con un controlador lógico (PLC), el cual le transmite las órdenes asociadas al automatismo desarrollado.

La comunicación entre Stateflow de Matlab y Factory I/O se va a realizar mediante la herramenta OPC Toolbox de Matlab y el servidor OPC KERServerEX, usando una estructura de cliente/servidor OPC.

Como resultado de este proyecto, con un único PC en el que se instalen Matlab, KEPServerEX y Factory I/O se podrá realizar la implementación de un automatismo, y verificar su correcto funcionamiento sobre una reproducción virtual de la planta industrial. Esto permite evitar la inversión asociada a la compra de un PLC y de una maqueta industrial en una primera fase del proyecto de automatización. En caso de que los resultados de esta primera fase fuesen positivos se podría acometer la adquisición tanto del PLC como de la maqueta.

[EN] This project aims to design a low-cost control platform in Matlab to replace the use of commercial PLCs for the automation of virtual industrial plants. Behind this TFG underlies the idea of reducing costs in a first phase of design of an automation project avoiding the need to buy a PLC and the industrial plant or a model of it. The automation instead of being programmed in the PLC would be programmed through Matlab's Stateflow environment, which allows working with finite state machines, which can be reached from automatisms made in Grafcet language. Once the automation is implemented in Matlab, the next milestone of this TFG is to be able to have a 3D simulation platform for industrial plants or, equivalently, a virtual industrial plants platform. In this project the commercial software Factory I/O will be used, which allows to design a great variety of virtual plants and to be rendered in 3D in real time. On the other hand, this software makes it possible to establish a connection, for example, via OPC with a logic controller (PLC), which transmits the commands associated with the developed automation. The communication between Matlab Stateflow and Factory I/O is going to be done through Matlab's OPC Toolbox and the KERServerEX OPC server, using an OPC client/server structure. As a result of this project, with a single PC in which Matlab, KEPServerEX and Factory I/O are installed, it will be possible to implement an automatism and verify its correct operation on a virtual reproduction of the industrial plant. This makes it possible to avoid the investment associated with the purchase of a PLC and an industrial model in the first phase of the automation project. If the results of this first phase were positive, the acquisition of both the PLC and the model could be undertaken.

[CA] En aquest projecte es pretén dissenyar una plataforma de control de baix cost en Matlab que permeta reemplaçar l'ús de PLCs comercials, per a l'automatització de plantes industrials virtuals. Darrere d'aquest TFG subjau la idea reduir costos en una primera fase de disseny d'un projecte d'automatització evitant la necessitat de comprar un PLC i la planta industrial o una maqueta d'aquesta. L'automatisme en lloc de ser programat en el PLC es programaria mitjançant l'entorn Stateflow de Matlab, el qual permet treballar amb màquines d'estat finites, a les quals es pot arribar a partir d'automatismes realitzats en llenguatge Grafcet. Una vegada l'automatisme està implementat en Matlab la següent fita d'aquest TFG és el de poder disposar d'una plataforma de simulació en 3D de plantes industrials o, equivalentment, una plataforma de plantes industrials virtuals. En aquest projecte s'emprarà el programari comercial Factory I/O, el qual permet dissenyar gran varietat de plantes virtuals i ser renderizadas en 3D en temps real. D'altra banda, aquest programari permet establir connexió, per exemple, via OPC amb un controlador lògic (PLC), el qual li transmet les ordres associades a l'automatisme desenvolupat. La comunicació entre Stateflow de Matlab i Factory I/O es realitzarà mitjançant l'eina OPC Toolbox de Matlab i el servidor OPC KERServerEX, usant una estructura de client/servidor OPC. Com a resultat d'aquest projecte, amb un únic PC en el qual s'instal·len Matlab, KEPServerEX i Factory I/O es podrà realitzar la implementació d'un automatisme, i verificar el seu correcte funcionament sobre una reproducció virtual de la planta industrial. Això permet evitar la inversió associada a la compra d'un PLC i d'una maqueta industrial en una primera fase del projecte d'automatització. En cas que els resultats d'aquesta primera fase foren positius es podria escometre l'adquisició tant del PLC com de la maqueta.