Unistar CSV24 Makas Motoru için Petri Ağı Modeli Oluşturulması ve Kontrolcü Tasarımı

Year 2023, Issue: 17, 211 - 222, 31.01.2023

Aslı Soyiç Leblebici

https://doi.org/10.47072/demiryolu.1228712

Abstract

Demiryolu taşımacılığı hızlı, güvenli, ucuz ve çevre dostu yapısı sayesinde ulaşım sistemlerinde önem kazanmıştır. Trenlerin güvenli bir şekilde seyir etmeleri ise sinyalizasyon sistemlerinin ve bileşenlerinin doğru tasarlanmasına bağlıdır. Hızla ilerleyen teknoloji raylı ulaşım sistemlerinde kullanılan standartlarda da değişimleri beraberinde getirmektedir. Öyle ki, demiryolu güvenlik standartları sinyalizasyon sistemlerinin en temel eyleyicisi olan makas motorlarının modellenmesinde Petri Ağlarının kullanılmasını önermektedir. Makas motorlarının çalışma prensibi Ayrık Olay Sistemleri (AOS) ile kolayca açıklanabilmektedir. Bu çalışmada, Türkiye’de de yaygın biçimde kullanılan Unistar CSV24 makas motoru için Petri Ağları kullanılarak model oluşturulmuştur. Elde edilen modelin doğrulaması TAPAAL arayüzü kullanılarak doğrulanmıştır. Doğrulanan modelin kontrolü için elektromekanik ve Programlanabilir Lojik Kontrol (PLC) çözümleri sunulmuştur. PLC çözümü için Siemens TIA PORTAL arayüzü kullanılmıştır.

Keywords

Makas motoru, Petri Net, TAPAAL, PLC kontrol, elektromekanik kontrol, Unistar CSV24.

Petri Net Modeling and Controller Design of Unistar CSV24 Point Machine

Abstract

Railway transportation has become essential in transportation systems because of its fast, safe, cheap and environmentally friendly structure. The safe navigation of trains depends on the correct design of the signaling system and its components. Developing technology also brings about changes in the standards used in rail transportation systems such that the railway safety standards recommend using Petri Nets in the modeling of point machines, which are the most basic actuators of signaling systems. The working principle of point machines can be easily explained with Discrete Event Systems (DES). In this study, a model was created for the Unistar CSV24 point machine, which is widely used in Turkey, by using Petri Nets. The validation of obtained model was verified using the TAPAAL interface. Electromechanical and Programmable Logic Control (PLC) solutions are presented to control the verified model. Siemens TIA PORTAL was used to obtain the PLC block of the point machine.

Keywords

Point machine, Unistar CSV24, PLC control, TAPAAL, electromechanical control, Petri Net

References

• [1] K. Akın, M. S. Durmuş and M.T. Söylemez, “Demiryolu sinyalizasyon sistemi bileşenlerinin otomasyon petri ağları ile modellenmesi ve PLC ile gerçeklenmesi”, in TOK’10. Turkish National Conference on Automatic Control, Gebze, Turkey, 2010, pp.241-245.
• [2] S. Saygın, İ. Yakın, M.S. Durmuş and M.T. Söylemez, “Petri ağlarıyla demiryolu makas bölgelerinin anklaşman ve sinyalizasyon tasarımı”, in TOK’09. Turkish National Conference on Automatic Control, İstanbul, Turkey, 2009.
• [3] M.S. Durmuş and M. T. Söylemez, “Railway signalization and interlocking design via automation Petri Nets”, in ASSC2009. 7th Asian Control Conference, Hong Kong, China, 2009.
• [4] S. Karayanık, "Marmaray Sinyalizasyon Sistemleri", Demiryolu Mühendisliği, no. 4, pp. 71-77, 2016.
• [5] A. Aybar and A. İftar, “Controller design to enforce boundedness, liveness and reversibility in Petri Nets”, in IFAC-IMS2003. 7th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, Budapest, Hungary, 2003, pp.199-204.
• [6] T. Murata, “Petri Nets: properties, analysis and application”, in Proc. of the IEEE, vol.77, no.4, pp.541-580, April, 1989.
• [7] M. S. Durmuş, U. Yıldırım and M. T. Söylemez, “The application of automation theory to railway signaling systems: the Turkish national railway signalling project”, in Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, vol.19, no.5, pp. 216 – 223, 2013.
• [8] B. Malakar and B. K. Roy, “Railway fail-safe signalization and interlocking design based on automation petri net”, in ICICES2014. International Conference on Information Communication and Embedded Systems, Chennai, India, 2014.
• [9] J. Byg, K. Y. Jørgensen and J. Srba. TAPAAL: Editor, Simulator and Verifier of Timed-Arc Petri Nets, in: Liu, Z., Ravn, A.P. (eds) Automated Technology for Verification and Analysis. ATVA 2009. Lecture Notes in Computer Science, vol 5799. Springer, Berlin, Heidelberg, 2009.
• [10] M. L. Bliguet and A. A. Kjaer, “Modelling interlocking systems for railway stations”, M.Sc. thesis, Department of Informatics and Mathematical Modelling, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark,2008.
• [11] E. Dincel, “Anklaşman sistemlerinin hatada güvenli bir plc ile gerçeklenmesi”, M.Sc. thesis, Control and Automation Engineering Program, ITU, 2013.
• [12] O. Ovalı, “Comparison of constructional aspect of differenet railway point machines”, Master Thesis, The Graduate School of Natural and Applied Sciences, METU, Ankara, Turkey, 2019.
• [13] İ. Yıldırım, “Demiryolu sinyalizasyon sistemlerinin otomat yaklaşımı ile anklaşman tasarımı ve uygulaması”, M.Sc. thesis, Electrical Engineering Program, ITU, 2012.
• [14] M. Brown, J. Rawtani and D. Patil, Practical troubleshooting of electrical equipment and control circuits. Elsevier, 2005.
• [15] J. Keljik, Electricity AC/DC motors, controls and maintenance. DELMAR Cengage Learning, 2013.
• [16] R. Miller and M. R. Miller, Industrial electricity and motor controls. Mc Graw Hill Education, 2013.
• [17] B. Hruz and M. C. Zhou, Modeling and control of discrete event systems with Petri Nets and other tool. Springer, 2007.
• [18] M. Uzam, A. H. Jones and N. Ajlouni, "Conversion of Petri net controllers for manufacturing systems into ladder logic diagrams," in ETFA '96, Proceedings 1996 IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation. Kauai, HI, USA, 1996.
• [19] Siemens Industry, “How do you program the PLC with STEP 7 (TIA Portal) in compliance with the IEC 61131-3 standard?”,2013. [Online].Available: https://support.industry.siemens.com/cs/document/50204938/how-do-you-program-the-plc-with-step-7-(tia-portal)-in-compliance-with-the-iec-61131-3-standard-?dti=0&lc=en-TR [Accessed: 25-Jan-2023]