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Sistema de Fabricación Flexible Basado en FPGA Tolerante a Fallos de Doble Nivel

Autores: Alkady, Gehad I.; Daoud, Ramez M.; Amer, Hassanein H.; Sallez, Yves; Ragai, Hani F.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Sistema de Fabricación Flexible Basado en FPGA Tolerante a Fallos de Doble Nivel


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Sistema de fabricación flexible y tolerante a fallos
FPGA
Mecanismo de tolerancia a fallos
Redes de Petri
Software Riverbed

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento propone un sistema de fabricación flexible tolerante a fallos (FMS) que cuenta con un mecanismo de tolerancia a fallos de doble nivel tanto en el nivel de la célula de trabajo como en el nivel del sistema para mejorar la fiabilidad. El controlador de la célula de trabajo se implementó en una Matriz de Puertas Programable en Campo (FPGA). Se utilizó duplicación reconfigurable como el primer nivel de tolerancia a fallos en el nivel de la célula de trabajo. Se mostró cómo detectar y recuperarse de fallos en la FPGA, como Alteraciones de Evento Único (SEUs), fallos duros e Interrupciones Funcionales de Evento Único (SEFIs). El prototipo del controlador de la célula de trabajo se implementó con éxito utilizando dos placas Zybo Z7-20 de AMD y un Arduino DUE. Se utilizaron Redes de Petri para demostrar que la fiabilidad del controlador aumentó en un 346% después de 1440 horas de operación. El segundo nivel de tolerancia a fallos fue a nivel de FMS; el Supervisor (SUP) asumió las responsabilidades de cualquier controlador de célula de trabajo que fallara. Se utilizó software de Riverbed para demostrar que el sistema cumplió con éxito los requisitos de retraso de extremo a extremo. Finalmente, Matlab mostró que hay un aumento adicional en la capacidad de rendimiento.

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