Multi-platform integration approach for IEC61499 and Robot Operating System
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-08-22
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
54
Series
Abstract
The industrial manufacturing sector is continuously striving towards interconnected systems leveraged by modern information technologies. A major initiative to achieve such a vision is the integration of robotics often developed using the Robot Operating System (ROS), into manufacturing processes controlled by Programmable Logic Controllers (PLC). Additionally, control system architectures are shifting from a centralized architecture to a decentralized architecture for a more modular and flexible design. Decentralized control can be achieved with the IEC61499 standard, which provides a model-based approach for the development of distributed control systems. The integration of ROS and IEC61499, generally involves vendor-specific solutions, restricting both the hardware and software used to limited interfaces. This limitation potentially segregates the automation and robotic development processes, making it difficult to achieve a holistic approach for developing contemporary manufacturing systems. Previous research results presented integration solutions based on specific development tools, limited to specific IEC61499 deployment environments. In this thesis a platform-independent method for integration of IEC61499 and ROS is proposed employing the MQTT protocol as a middleware for the communication between both systems, easing the requirements for the IEC61499 deployment environment, but fulfilling the service-oriented architecture principles for both technologies. The method is tested and evaluated on the ROS-operated Automated Guided Vehicle (AGV), MiR100, integrated into the IEC61499 control system of the EnAS demonstrator. The experiment is performed with two different PLCs, Revolution Pi and Iceblock, each one using different IEC61499 development platforms, 4DIAC and Ecostruxure respectively. The results show that the proposed method can be used for a platform-independent development of heterogeneous systems containing both IEC61499 operated PLCs and ROS-operated robots, making feasible and simple the integration of robotic systems into PLC-controlled processes.Den industriella tillverkningssektorn strävar ständigt efter att skapa sammanlänkade system med hjälp av modern informationsteknologi. Ett viktigt initiativ för att uppnå en sådan vision är integrationen av robotik, som ofta utvecklas med hjälp av Robot Operating System (ROS), i tillverkningsprocesser som styrs av programmerbara styrsystem (PLC). Dessutom håller styrsystemarkitekturerna på att övergå från en centraliserad arkitektur till en decentraliserad arkitektur för en mer modulär och flexibel design. Decentraliserad styrning kan uppnås med hjälp av IEC61499-standarden, som tillhandahåller en modellbaserad metod för utveckling av distribuerade styrsystem. Integrationen av ROS och IEC61499 innebär i allmänhet leverantörsspecifika lösningar, vilket limiterar både den använda hårdvaran och programvaran till begränsade gränssnitt. Denna begränsning kan potentiellt segregera utvecklingsprocesserna för automation och robotik, vilket gör det svårt att uppnå en helhetsstrategi för utveckling av moderna tillverkningssystem. Tidigare forskningsresultat har presenterat integrationslösningar som bygger på specifika utvecklingsverktyg, begränsade till specifika IEC61499-användningsmiljöer. I denna avhandling föreslås en plattformsoberoende metod för integration av IEC61499 och ROS, som använder MQTT-protokollet som en mellaprogramvara för kommunikationen mellan de båda systemen, vilket underlättar kraven för IEC61499-distributionsmiljö men uppfyller principerna för tjänsteorienterad arkitektur för båda teknikerna. Metoden testas och utvärderas på den ROS-drivna automatiska styrda fordonet (AGV) MiR100, som är integrerat i IEC61499-kontrollsystemet i EnAS-demonstratorn. Försöket utförs med två olika PLC:er, Revolution Pi och Iceblock, som var och en använder olika IEC61499-utvecklingsplattformar, 4DIAC respektive Ecostruxure. Resultaten visar att den föreslagna metoden kan användas för en plattformsoberoende utveckling av heterogena system som innehåller både IEC61499-drivna PLC:er och ROS-drivna robotar, vilket gör det möjligt och enkelt att integrera robotsystem i PLC-styrda processer.Description
Supervisor
Vyatkin, ValeriyThesis advisor
Bejarano, RonalAtmojo, Udayanto Dwi
Keywords
ROS, IEC61499, MQTT, integration