Förbättring av den Mekatroniska Utvecklingsprocessen med Software in the loop Simulering : En fallstudie för ett reglertekniskt system

Abstract

This master thesis is performed at the mechatronic department at the company Mycronic, which are responsible for the embedded software in their pick and place machines. Today the embedded code can be executed and tested on a PIL simulation, where the control code runs on the actual target processor and the dynamic of the system (plant model) is modeled by a mathematical equation implemented as a C-function on the target board. The task is to find away to run the simulation with the real embedded code on a desktop computer. The aim is to investigate and examine how this simulation can be achieved and the advantages and opportunities it brings to the development process of the embedded system. For embedded system, Model-based Development usually refers to control and plant modelsand simulations and in the loop simulations. In a model-based workflow it starts with Model in the loop (MIL), then Software in the loop (SIL), Processor in the loop (PIL) and finally Hardware in the loop (HIL). Software in the loop simulation means that the plant is modeled but the control is executed in a low level language such as C and the simulation runs on a desktop computer. The investigation on how to implement a simulation resulted in a prototype SIL simulator, representing one of the axes. The simulation executes the control C-code together with a z-axis plant model on a Linux desktop computer. It is realized in two ways, where both are based on compiling the control code for a Linux computer and the difference is the implementation of the plant model. For the first simulation method, the plant models is represented in the same way as the PIL simulation and for the second simulation method the plant model is represented in Simulink. The result from this master thesis is that the SIL simulation has shown to be very useful andhave a lot of advantages. The SIL simulation gives an opportunity to execute and test the code and the control before it is integrated with the target processor. Problems and errors can thus be detected early. One of the big advantages is that it is not dependent of any hardware and any other software/tool. With the SIL simulation the code gets easier to debug, longer logscan be achieved and the simulation gets closer to reality than when modeling the control. A very important part of the SIL simulation is that it includes the interaction between the mechanical design, the control design and the software design which is very important in mechatronics system. The SIL simulation contributes to be able to run the main software together with the simulation, which helps in the integration tests.Detta examensarbete är utfört på företaget Mycronic på deras mekatronikavdelning, vilka är ansvarig för utvecklingen av den inbyggda mjukvaran i deras ytmonteringsmaskiner. I dagsläget kan den inbyggda koden köras och testas i en PIL simulering, där kontrollkoden körs på det inbyggda systemet medan dynamiken av systemet är modellerad och uttryckt med matematiska ekvationer implementerat i en C-funktion. Uppgiften är att hitta ett sätt att köra en simulering med den riktiga inbyggda koden på en dator. Syftet med examensarbetet är att utreda och undersöka hur denna simulering kan förbättra utvecklingsprocessen för den inbyggda koden hos Mycronic. För inbyggda system och reglerteknik syftar Model-based Development (modellbaserad utveckling) oftast på att modeller och simulering av styrsystemet och det dynamiska systemet. Ett modellbaserat arbetsflöde startar med Model in the loop (MIL), sedan Software in the loop (SIL), Processor in the loop (PIL) och sist Hardware in the loop (HIL). Software in the loop simulering betyder att det dynamiska systemet är modellerat men styrsystemet är implementerat i en lågnivå programmeringsspråk så som C. Resultatet från undersökning som innefattade att hitta ett sätta att implementera en simulering var en SIL simulering som representerar en av axlarna och körs på två olika sätt. Simuleringen kör styrsystemets kod tillsammans med en modellering av det dynamiska systemet där skillnaden är implementeringen av denna modell. För den första metoden implementeras dynamiken på samma sätta som PIL simuleringen och för den andra metoden implementeras dynamiken i en modell i Simulink. Resultatet från detta examensarbete är att SIL simuleringen har visat sig vara väldigt användbar och har många fördelar. SIL simuleringen ger en möjlighet att köra och testa koden och regleringen innan den köra på det inbyggda systemets processor. Problem och fel kan på sätt upptäckas tidigt. En stor fördel är att SIL simuleringen inte är beroende av någon hårdvara eller annan mjukvara. Det blir enklare att felsöka koden med SIL simuleringen och längre loggningar kan göras då minnet inte är så begränsat som på det inbyggda systemet. En väldigt viktig fördel med SIL simuleringen är att den inkluderar interaktionen mellan den mekaniska, regler och mjukvaru designen. Den bidrar även till att kunna köra huvudmjukvaran ihop med det inbyggda systemets simulering, vilket hjälper till i integrationsprocessen