物流装备控制和监控系统关键技术研究

发布时间：2018-01-03 07:04

本文关键词：物流装备控制和监控系统关键技术研究　出处：《兰州交通大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：现代物流要求物流装备能高速、可靠地自动传输和处理物质流和信息流,并能适应灵活变化的处理工艺。这要求物流装备具有多种功能和模式;多个单元装备联合构成装备机组并协同工作;实现与生产监控调度系统和物流信息系统的实时通信;装备系统具有能适应工艺变化的“柔性”。而先进装备制造企业不愿公开控制和监控系统关键技术、结合物流装备控制和监控领域的系统化开发方法和工程技术研究成果较少等因素制约了我国物流装备的发展。在物流装备控制和监控系统开发中,若不能正确选择和创新相关关键技术,将导致系统开发时间增长、软硬件成本上升,甚至由于功能和性能达不到要求而导致系统开发失败。物流装备控制和监控系统可自底向上垂直分层为单元装备控制层、装备机组控制层和装备监控层。论文按上述顺序,论述装备控制和监控系统开发中的几项关键技术。物流装备控制和监控系统硬件通过网络化集成构成分层系统架构。系统网络化集成的关键点是选择合适的网络类型和协议,以满足不同层的通信需求。物流装备控制层通信的特点是通信实时性要求较高、数据量中等;监控层需集成多种信息设备终端,通信数据量大、实时性要求较低、设备间随机性通信多于周期性通信。为此,采用有链接的自动周期性交换数据的现场总线和协议集成单元装备控制和物流机组控制层硬件;采用基于服务器--客户机应答式通信协议集成物流装备监控层设备。论文给出了在监控系统网络中集成多个信息设备时监控网络实时性的校核和一个典型的自动化仓库监控及管理系统网络集成实例。在单元装备控制软件开发层面,针对传统状态图分析建模方法存在系统分析不完全以及子模块间耦合强的问题,提出了面向任务的单元装备控制软件系统层次化分析与建模方法。提出以周期控制任务、全局实时任务、异步并发任务扩展状态图模型,解耦的多任务通过任务调度和任务间通信实现综合。同时,结合可编程序控制器国家标准给出了扩展模型中各种任务的封装、嵌套和调度方法,并通过实例系统展示了该方法的可行性,应用表明该方法提高了控制系统实时性。分布式物流装备机组由多个单元装备构成,其控制软件的复杂性源于单元装备数量和多单元装备间协调作业的需求,以及系统的“柔性”功能需求。为简化控制软件开发的复杂性,在一个多工位处理、多路径可配置大型货物输送及处理机组控制系统开发中引进了对象技术和软件架构技术,建立了易于扩展的层次化控制软件模型。在输送机组控制软件底层,应用面向任务的单元装备控制软件分析与建模方法设计控制器模块;在机组控制软件中层,把单元装备控制模块封装为控制器对象;控制软件顶层采用了管道--过滤器模式软件架构实现系统综合。应用表明对象技术和软件架构技术的应用提高了控制系统实时性并实现了输送机组的“柔性”。在物流装备监控层面,论文分析指出物流装备监控与一般过程控制的监控系统的不同处在于系统需要跟踪物流处理流程和货物信息,以及由于物流装备的移动性而导致监控计算机与装备控制系统间的通信有时会中断。为了降低系统对监控网络的实时性要求、降低监控与控制系统耦合度、提高系统可用性,设计了代理参与的物流装备监控系统架构。论文最后介绍了基于控制及信息协议的应用于多工位处理、多路径可配置货物输送及处理机组监控系统的通信软件的开发。论文研究结合物流装备领域特点,研究解决了几个物流装备控制和监控系统开发的关键点和难点,提出了单元装备、装备机组、系统监控三个层次上的物流装备控制和监控系统软件架构,并总结和提炼了相应的系统和子系统开发方法。研究提出的技术和方法已在航空货运处理中心货物处理系统、航空食品物流等系统的装备和监控系统中得到应用和验证。这些方法的应用提高了装备系统的实时性和可靠性、提高了系统开发效率并降低了系统硬件成本。
[Abstract]:This paper discusses several key technologies in the development of logistics equipment control and monitoring system . The key point of logistics equipment control and monitoring system is to select proper network types and protocols to meet the communication requirements of different layers . This paper studies the key points and difficulties in the development of logistics equipment control and monitoring system based on multi - path configurable goods conveying and monitoring system . The paper studies the key points and difficulties in the development of logistics equipment control and monitoring system . The application and verification of the system and subsystem are put forward . The application of these methods has improved the real - time and reliability of equipment system , raised the system development efficiency and reduced the hardware cost of the system .

【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP277;TP273

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