Implementación de Redes de Petri en la programación de un PLC para el control de un modelo digital de un sistema automatizado de clasificación, ensamblaje y transporte de piezas

Abstract

El aumento en la complejidad de los sistemas automatizados requiere que las metodologías de programación de PLC no se queden en el enfoque tradicional, el cual es un método heurístico de prueba y error. A pesar de que este procedimiento es el más empleado en la industria, este presenta dificultades en cuanto a la representación de ocurrencias, sincronización y la posibilidad de validar el programa antes de implementarlo en los controladores industriales (PLC). Este proyecto propone el uso de Redes de Petri como una herramienta para programar un PLC que controla un modelo digital de un sistema automatizado que clasifica, ensambla y transporta piezas. La metodología del proyecto consiste en: (i) una revisión de la literatura sobre Redes de Petri aplicada en el control de procesos, (ii) la construcción del modelo digital en Factory I/O, (iii) el modelado y especificación de la planta virtual con Redes de Petri, (iv) la traducción de la red de control a lenguaje SCL para un PLC S7-1200 de Siemens, y (v) la implementación y validación de la funcionalidad de la propuesta. Los resultados obtenidos muestran que el enfoque planteado alcanzo un porcentaje de éxito del 97 % en los casos de prueba, con una mínima cantidad de errores lógicos y fallas. Asimismo, el implementar el modelo con Redes de Petri proporciona una estructura del PLC ordenada, modular y de fácil entendimiento. La conclusión del proyecto demuestra que las Redes de Petri son una alternativa viable y ´ eficiente para modelar y programar PLCs.

The increasing complexity of automated systems requires new PLC programming methodologies that go beyond the traditional heuristic approaches. Even though this last is the most applied procedure in the industry, it presents difficulties in representing occurrences, synchronization, and the possibility of validating the programs before implementing them in the Programmable Logic Controllers (PLC). This project proposes the use of Petri Nets as a PLC programming tool to control a digital model of an automated system that classifies, assembles, and transports items. The methodology of the project consists of: (i) a literature review of Petri Nets applied in process control, (ii) the digital model construction in Factory I/O, (iii) the modeling and specification of the virtual plant with Petri Nets, (iv) the translation of the control net to SCL language for a Siemens PLC S7-1200, and (v) the implementation and validation of the proposal’s functionality. The results show that the proposed approach achieves a success percentage of 97 % in the test cases, with a minimum amount of logic errors and simulation failures. Besides, the implementation of the Petri Net model provides a clear, modular, and easy-to-understand PLC structure. The findings demonstrate that Petri Nets are a viable and efficient alternative to model and program PLCs.