A real-time manufacturing information exchange application between programmable logic controllers over a fault tolerant network

Abstract

An increase during the last fifteen years in seeking opportunities in data acquisition, reporting, and integrated control systems in automated factory floor environments has gained high priority for Enterprises Information Systems strategies. Improvements on manufacturing effectiveness through systems automation and integration have evolved to a higher step of complexity. The use of controllers and communications networking for the implementation of supervisory control and data acquisition without an adequate design in terms of faults could result in systems not able to alert on faults generation or recover from faults. Automated manufacturing equipment based on Programmable Logic Controllers and integrated through a fault tolerant Ethernet-based network is one of those challenging areas. Some manufacturing integrated systems have tools with their own graphical user interfaces but not necessarily showing operational information from other manufacturing tools in the same network. This thesis presents a research on fault tolerant systems and the development of a fault tolerant communication network of programmable controllers with hybrid networking topologies to support operators in their manufacturing tasks of processing lot transactions and process monitoring. It describes the analysis process of tasks performed by operators, and describes the development of code logic for the controllers and configuration for the graphical user interface to achieve a fault tolerant network. It presents a usability test conducted to compare the performance and subjective satisfaction of the operators using the existing traditional method and the new information exchange application.

Un aumento durante la última década del siglo veinte y principios del siglo veintiuno en la búsqueda de oportunidades en la adquisición y reporte de información, y sistemas de control integrados en ambientes automáticos de manufactura para las estrategias de los sistemas de información empresariales. Mejoras en la efectividad de manufactura a través de automatización e integración de sistemas han evolucionado a un nivel más alto de complejidad. La utilización de controladores y redes de comunicación en la implantación de sistemas para adquisición de datos y control supervisor sin un diseño adecuado en términos de fallas pudiese resultar en sistemas incapaces de alertar generación de fallas o de recuperación de fallas. Equipos automáticos de manufactura basados en controladores lógicos programables e integrados por una red Ethernet tolerante a fallas es un tema retante. Existen sistemas de manufactura integrados con sus interfaces gráficos por equipo pero cada interfase necesariamente no provee la información de otros equipos en el sistema. Esta tesis presenta la búsqueda de sistemas tolerantes a fallas y el desarrollo de una red de controladores programables tolerante a fallas de comunicación, combinada de topologías, para disminuir el tiempo de completar las tareas de manufactura de operadores. Describe el análisis de las tareas, y el desarrollo del código de lógica de los controladores y la configuración de la interfase grafica con el usuario para lograr una red tolerante a fallas. También presenta la prueba de usabilidad conducida para comparar la ejecutoria y la satisfacción subjetiva de los operadores al utilizar el método tradicional existente y el nuevo método de intercambio de información.