Università degli studi di Roma Tor Vergata Gabriele

Università degli studi di Roma Tor Vergata Gabriele Marano - presentazione della Tesi di Laurea Studio del framework Epics e analisi delle prestazioni del sistema di controllo distribuito su rete AA 2010/2011 Relatore: Dott. Daniele Carnevale Correlatore: Ing. Vincenzo Vitale Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

NCS Networked Control System USER REFERENCE CONTROLLER NET INTERFACE COMMUNICATION CHANNEL NET INTERFACE AD/DA MEASUREMENT COMMANDS MEASUREMENT Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea COMMANDS

Gruppo CODAS (Control and Data Acquisition System) – ENEA Centro ricerche di Frascati Unità Tecnica Fusione Gruppo CODAC (Control, Data Access and Communication) - ITER Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

Il sottoimpianto delle alimentazioni elettriche MFG 1 generatore avvolgimento potenza impulsata IMAX alimentatore campo indotto MFG 1 S 120 M[W] 37. 8 k[A] ponte a diodi Btor Gruppo Volano/Alternatore G 1 Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea funzione del campo confinamento del plasma

EPICS (specifiche ITER) rest of the world Synoptics (HMI) NET router Alarm Log & Report Data Management More remote NCS Clients and Servers In different subnets Closed Loop Control Sequencer Remote control More NCS Clients, Servers and PLCs in this subnet Plant configuration Channel Access Client ETHERNET switch Channel Access Server DATABASE SEQ IOC- core PLC PLC AD/DA makes database active closed loop control, data conversion filtering and access, alarm detection, sequencing AD/DA I/O device driver FIELD SLOW PLC DB access driver PCIe DACQ card drivers Measurements and commands FIELD FAST AD/DA measurements and commands Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

Procedura di sviluppo Plant System Host (PSH) e Plant Slow Controller (PSC) MAVEN - based SDD user description SDD-editor SDD-translator PSH: RPM packages PSC: . awl OB 1 (conf. ). awl DBx (data exch. ) I/O device driver CODAC CORE SYSTEM v 1. 0 ● test della procedura di sviluppo ● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER ● richiesta dell’hardware necessario ● riarrangiamento della porzione di database relativo a MFG 1 Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER Modello ibrido di un NCS: sistema complessivo sistema dell’errore indotto dalla rete FLOW map protocollo di accesso multiplo JUMP map NON è POSSIBILE AFFERMARE che il protocollo rappresenti un sistema tempo discreto protocolli statici inducono un sistema ibrido lineare tempo-variante protocolli dinamici inducono un sistema ibrido non lineare tempo-invariante. Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER Studio del MATI (Maximum Allowable Transfer Interval) L caratterizza la possibile crescita dell'errore tra i valori reali degli ingressi e delle uscite e il loro ultimo valore trasmesso tramite la rete gam è un guadagno che considera l’effetto del disturbo introdotto della rete ro caratterizza le proprietà di stabilità del protocollo e tipicamente dipende dal numero di nodi presenti nella rete I bounds analitici noti in letteratura sono conservativi! Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER + r MFG 1 (1) G MFG 1 (2) - tau_RR PI tau_TOD gam Pm L ro tau_TOD 212. 9 302. 46 0. 0011 71. 37 1. 8 e-005 0. 707 > 600 Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea sim-based

● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

● verifica di compatibilita’ dell’impianto con le specifiche del sistema I&C prescritte da ITER r + MFG 1 (1) G MFG 1 (2) - tau_RR PI tau_TOD gam Pm L ro tau_TOD 116. 6 160 0. 002 71. 37 3 e-005 0. 862 >300 Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea sim-based

Un’altro caso: Un reattore chimico MIMO instabile Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

Un’altro caso: Un reattore chimico MIMO instabile – Test del nuovo protocollo TOD+ Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

Studio dei Rapporti MATI/PM e MATI/gam [deg] [s] [s] [deg] Gabriele Marano – presentazione Tesi di Laurea

Conclusioni • Parametro MATI per l’impianto MFG 1 I valori del MATI calcolati per il controllo di due macchine analoghe a MFG 1, permettono di affermare che il sistema di controllo sarebbe compatibile con le specifiche del CODAC di ITER sul Plant Slow Controller, per il quale è prescritta una frequenza massima di aggiornamento delle misure e dei controlli pari a 100 Hz. Dai valori ricavati, tenuto presente che le specifiche del CODAC di ITER impongono un margine di sicurezza del 30% sulla banda impegnata dalla rete PON, è possibile affermare che sarebbe possibile controllare direttamente dal CODAC, ossia da un unico un controllore centralizzato circa 14000 macchine simili a MFG 1!. È quindi possibile ottenere notevoli risparmi sui costi di realizzazione. • Relazione MATI / gam / margine di fase Nel caso SISO, i risultati denotano il fatto che a un margine di fase superiore corrisponda un MATI più elevato. Contestualmente un aumento del MATI è legato una riduzione di gam. Il rapporto tra gam e MATI non è costante. Nel caso MIMO i risultati NON sembrano confermare la relazione tra il margine di fase e il MATI evidenziata nel caso SISO. Anche nel caso MIMO un aumento del MATI è legato a una riduzione del gam, ma questa volta il rapporto risulta costante. • Prestazioni in prossimità dei bounds sperimentali. In prossimità dei bound sperimentali, con i protocolli RR/TOD, la stabilità è mantenuta, sebbene il transitorio diventi molto lungo e turbolento. Il nuovo protocollo TOD+ non ha fatto registrare valori di MATI migliori rispetto a quelli ottenuti utilizzando il protocollo TOD, tuttavia, per tempi di trasmissione “limite” il comportamento transitorio del sistema è più desiderabile (per durata del transitorio e massimo allontanamento dalle condizioni iniziali dello stato) rispetto a quello registrato nel caso analogo con il protocollo TOD.