Презентация_Автоматический_туалет_для_кошек

1.

Доклад по проекту
КИБЕРФИЗИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Автоматический туалет
для кошек
Что мы сделали
• сформулировали требования к работе
устройства;
Модель в CODESYS с безопасной очисткой, дезодорацией,
сервисными
• построили модель объекта и
сигналами и подсчётом посещений.
контроллера в CODESYS;
• реализовали таймеры, блокировки и
аварийные сигналы;
• проверили сценарии на визуальной
модели.
6
7
5
входных сигналов
выходов системы
состояний логики
Ключевая идея проекта
Мы показали, как реальные требования к умному устройству переводятся в исполняемую PLCлогику: кошка подходит к лотку, получает подсветку, во время посещения очистка блокируется,
после выхода включается задержка, затем запускается очистка и формируются сервисные сигналы.
Выполнили: Малярчук Станислав Янисович и Абрамов Никита Игоревич
Автоматический туалет для кошек
1

2.

Задача и цель
ЗАЧЕМ НУЖЕН ПРОЕКТ
Проблема и цель разработки
Нужно автоматизировать уход за лотком так, чтобы устройство было
удобным для владельца и безопасным для животного.
Какие задачи решает система
Обычный лоток требует постоянного
внимания: нужно следить за
загрязнением, запахом, наполнителем
и своевременной очисткой.
Наша цель состояла в том, чтобы
реализовать модель устройства,
которое само реагирует на поведение
кошки, запускает очистку только в
безопасный момент и подаёт сигналы
обслуживания.
1
Комфорт
Подсветка включается,
когда кошка подходит к
лотку.
3
Гигиена
После посещения
запускаются очистка и
дезодорация воздуха.
2
Безопасность
Очистка строго
блокируется, пока
животное находится
внутри.
4
Обслуживание
Есть сигналы
заполнения контейнера,
нехватки наполнителя и
ручной запуск.
Главная цель проекта: продемонстрировать полный путь от формулировки требований до
готовой управляющей логики в CODESYS.
Автоматический туалет для кошек
2

3.

Состав системы
АРХИТЕКТУРА
Из чего состоит система
Проект разделён на датчики, исполнительные механизмы, индикацию и
программный контроллер.
Входы и датчики
presence
presence_inside
litter_level
waste_level
odor
manual_clean_button
Выходы
cleaning_motor
deodorizer
entry_light
waste_alarm
litter_alarm
clean_done_signal
count_of_visits
Автоматический туалет для кошек
Логика управления
Контроллер обрабатывает сигналы датчиков, следит за
таймерами и формирует команды на очистку, дезодорацию и
индикацию.
3

4.

Сценарий работы
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЛОГИКА
Как работает система
Основной сценарий построен вокруг безопасной очистки после
посещения лотка.
1
Подход к
лотку
Срабатывает датчик
presence, и система
включает подсветку
entry_light.
2
Кошка
внутри
presence_inside
блокирует
cleaning_motor.
Одновременно
увеличивается
count_of_visits.
3
Выход из
лотка
После ухода кошки
запускается таймер
clean_delay. Если
кошка вернулась,
ожидание
отменяется.
4
Очистка
Если контейнер отходов
не переполнен,
включается
cleaning_motor на
clean_cycle_time,
затем формируется
clean_done_signal.
Сервисные функции
• manual_clean_button запускает очистку вручную
• waste_alarm блокирует работу при переполнении контейнера
• litter_alarm сообщает о нехватке наполнителя
• deodorizer включается при превышении odor_threshold
Автоматический туалет для кошек
Система не просто
выполняет команду, а
постоянно проверяет
условия безопасности и
обслуживания.
4

5.

Алгоритм контроллера
STATE MACHINE
Состояния контроллера
В основе программы лежит конечный автомат, который последовательно
переводит систему между режимами ожидания, задержки и очистки.
0. Ожидание
Ждёт событие.
Мотор выключен.
→
вход
1. В лотке
Очистка
запрещена.
presence_inside
= 1.
→
выход
2. Задержка
Идёт таймер
clean_delay
после выхода.
→
delay
3. Очистка
Активен
cleaning_mot
or.
→
cycl
e
4. Сигнал
Активен
clean_done_sig
nal.
Таймеры
Защитные переходы
Итог
entry_light_delay = 5 с
clean_delay = 10 с
clean_cycle_time = 5 с
Кошка вернулась в лоток ->
задержка сбрасывается.
Контейнер переполнен ->
очистка не запускается.
Такой автомат делает
поведение системы
предсказуемым и удобным
для тестирования.
Автоматический туалет для кошек
5

6.

Реализация в CODESYS
ПРОГРАММНАЯ СТРУКТУРА
Как реализована логика
Проект написан на Structured Text и разделён на модель объекта
управления и управляющий контроллер.
PROGRAM Plant
PROGRAM Controller
Plant моделирует поведение среды:
Controller реализует управляющую логику:
• объединяет сигналы presence и
presence_inside
• изменяет litter_level, waste_level и
odor
• имитирует ручные действия пользователя
• показывает эффект очистки и
естественного снижения запаха
• хранит пороги и временные параметры
• использует TON-таймеры и R_TRIG
• переключает состояния автомата
• формирует все выходные сигналы и
счётчик посещений
PLC_PRG
Plant(); → Controller();
Преимущество такого подхода в том, что мы можем проверять работу контроллера на модели
ещё до подключения реального железа.
Автоматический туалет для кошек
6

7.

Демонстрация модели
ПРОВЕРКА СЦЕНАРИЕВ
Что мы увидели в CODESYS
На визуальной модели были проверены типовые этапы работы системы:
ожидание, задержка перед очисткой и запуск механизма.
1. Исходное состояние
Система ждёт событие,
уровни находятся под
контролем.
Автоматический туалет для кошек
2. Ожидание очистки
После выхода кошки
идёт отсчёт clean_delay.
3. Активная очистка
Включается cleaning_motor,
обновляется статистика
посещений.
7

8.

Итоги
ВЫВОД
Что получилось в итоге
Проект показывает, как инженерные требования превращаются в
понятную и проверяемую систему управления.
Что мы сделали
Как это будет работать
• описали функции умного
лотка;
• реализовали автомат
управления на Structured
Text;
• смоделировали реальное
поведение устройства;
• проверили нормальные и
защитные сценарии работы.
• датчики определяют подход и
нахождение кошки;
• контроллер принимает
решение по таймерам и
порогам;
• исполнительные механизмы
запускаются только в
безопасный момент;
• владелец получает сигналы о
состоянии системы.
Что можно
улучшить
• добавить мобильные
уведомления;
• подключить больше
датчиков;
• реализовать
статистику в
отдельном интерфейсе;
• перенести модель на
реальный стенд.
Главный результат: система работает не по одной команде, а по набору согласованных
правил, которые обеспечивают комфорт, безопасность и удобство обслуживания.
Спасибо за внимание
Автоматический туалет для кошек
8