論文の概要: Towards Using Behavior Trees in Industrial Automation Controllers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14030v1
• Date: Mon, 22 Apr 2024 09:47:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-23 14:35:57.062889
• Title: Towards Using Behavior Trees in Industrial Automation Controllers
• Title（参考訳）: 産業自動化制御における行動木の利用に向けて
• Authors: Aleksandr Sidorenko, Mahdi Rezapour, Achim Wagner, Martin Ruskowski,
• Abstract要約: 業界 4.0 パラダイムは、大量カスタマイズとサイバー物理生産システムへの移行を示している。 PLCソフトウェアには柔軟性がなく、低レベルのプログラムと高レベルのタスク指向制御フレームワークが統合されている。 本稿では, PLCプログラムに振舞い木を統合することにより, 産業制御ソフトウェア設計を改善する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The Industry 4.0 paradigm manifests the shift towards mass customization and cyber-physical production systems (CPPS) and sets new requirements for industrial automation software in terms of modularity, flexibility, and short development cycles of control programs. Though programmable logical controllers (PLCs) have been evolving into versatile and powerful edge devices, there is a lack of PLC software flexibility and integration between low-level programs and high-level task-oriented control frameworks. Behavior trees (BTs) is a novel framework, which enables rapid design of modular hierarchical control structures. It combines improved modularity with a simple and intuitive design of control logic. This paper proposes an approach for improving the industrial control software design by integrating BTs into PLC programs and separating hardware related functionalities from the coordination logic. Several strategies for integration of BTs into PLCs are shown. The first two integrate BTs with the IEC 61131 based PLCs and are based on the use of the PLCopen Common Behavior Model. The last one utilized event-based BTs and shows the integration with the IEC 61499 based controllers. An application example demonstrates the approach. The paper contributes in the following ways. First, we propose a new PLC software design, which improves modularity, supports better separation of concerns, and enables rapid development and reconfiguration of the control software. Second, we show and evaluate the integration of the BT framework into both IEC 61131 and IEC 61499 based PLCs, as well as the integration of the PLCopen function blocks with the external BT library. This leads to better integration of the low-level PLC code and the AI-based task-oriented frameworks. It also improves the skill-based programming approach for PLCs by using BTs for skills composition.
• Abstract（参考訳）: 産業4.0パラダイムは、大量カスタマイズとサイバー物理生産システム(CPPS)へのシフトを示し、制御プログラムのモジュール性、柔軟性、短期開発サイクルの観点から、産業自動化ソフトウェアに対する新たな要件を定めている。 プログラム可能な論理コントローラ(PLC)は汎用的で強力なエッジデバイスへと進化してきたが、PLCソフトウェアの柔軟性と低レベルのプログラムと高レベルのタスク指向制御フレームワークの統合は欠如している。 振舞い木(BT)は、モジュラー階層制御構造の迅速な設計を可能にする新しいフレームワークである。 モジュラリティの改善とコントロールロジックのシンプルで直感的な設計を組み合わせる。 本稿では,BTをPLCプログラムに統合し,ハードウェア関連機能を調整論理から分離することで,産業制御ソフトウェア設計を改善する手法を提案する。 BTをPLCに統合するためのいくつかの戦略が示されている。 最初の2つのBTはIEC 61131ベースのPLCと統合され、PLCopen Common Behavior Modelをベースとしている。 最後のものはイベントベースのBTを使用し、IEC 61499ベースのコントローラとの統合を示している。 アプリケーションの例は、このアプローチを示します。 この論文は以下の方法で貢献する。 まず,モジュール性を改善し,関心の分離を向上し,制御ソフトウェアの迅速な開発と再構成を可能にする新しいPLCソフトウェア設計を提案する。 次に, BT フレームワークを IEC 61131 と IEC 61499 ベースの PLC に統合し, 外部 BT ライブラリとの PLCopen 関数ブロックの統合について検討する。 これにより、低レベルのPLCコードとAIベースのタスク指向フレームワークとの統合性が向上する。 また、技術構成にBTを使用することで、PLCのスキルベースのプログラミングアプローチを改善している。

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