基于功能块的可重构制造单元控制系统研究
发布时间：2020-07-19 13:33
【摘要】： 制造单元的性能对企业快速响应市场变化以及提升竞争力,起着至关重要的作用。现有的制造单元控制系统大多不具备实时动态重构性能,难以根据变化的运行环境或异常情况进行快速实时配置或重配置。这大大增加了制造企业的成本。针对上述问题,本文提出了一种基于功能块的可重构制造单元控制系统的建模与设计方法。 在系统模型构建方面,为了使制造设备具有实时动态重构能力,将国际电工委员会(IEC)61499功能块标准与制造报文规范(MMS)相结合,提出了通用虚拟制造设备(VMD)复合功能块的新概念。在此基础上,构筑了基于复合功能块的制造单元混合式控制体系结构。该结构将制造控制流区分为相互独立的重构控制流与执行控制流,从而实现了制造单元重构控制与执行控制的并行执行。为了提高各VMD复合功能块的局部自治能力,并且使控制系统软件具备良好的模块性、重用性、开放性、易集成性、可维护性等特性,建立了面向服务的制造单元控制软件体系结构。为了解决异质制造设备间信息传递的问题,提出了基于MMS与Web Services的制造信息传递模型。 在动态建模方面,将面向对象着色Petri网技术与网络条件/事件系统(NCES)模型相结合,提出了面向对象着色NCES(OCNCES)的动态建模与分析方法:①提出了各通用VMD复合功能块的网络条件/事件模块(ONCEM)模型以及整个制造单元控制系统OCNCES模型的构造方法;②提出了检测通用VMD复合功能块ONCEM模型和整个制造单元控制系统OCNCES模型的死锁检测算法,并利用提出的算法,对上述模型进行了死锁分析;③提出了对上述模型可能出现的冲突事件的求解策略,并对各模型进行了输入/输出的冲突分析。 在构建了系统模型并对其进行了动态建模与分析的基础上,进行系统设计、实例开发以及性能评价。以一个制造单元作为研究背景,采用统一建模语言(UML)的类图方法,对本文提出的制造单元控制系统进行了设计;利用Web Services技术,进行了控制系统软件的实例开发;通过仿真实验对VMD复合功能块间的信息传递性能以及不同开发平台下控制系统的重构性能进行了测试与评价;原型系统运行实例与性能评价验证了IEC 61499功能块标准、MMS协议以及Web Services中间件在实现网络环境下可实时动态重构制造单元控制系统方面的有效性。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH164
【图文】：
制系统的可靠性、可维护性等有着关键而长远的影及它们之间信息传递的不兼容性，使得制造单元中个现存标准直接支持简单、高效且本质上独立于控制实体的通信，这使得对制造信息传递机制的研究公司率先推出了动态数据交换（DDE）技术。DDE通过定义标准的数据采集方式，使客户应用能够现采用DDE来在设备和控制系统之间传递实时信息方面都存在许多限制。为此，开发商推出了DDE的的宗旨，使得客户在选择时又不得不受开发商所用出了OPC（OLE for Process Control）技术。的开放的接口标准，通过这个接口，基于个人计算物理设备通讯，提取现场数据，并通过确定接口或使自动化领域的接口得以统一， 使数据的交换与信息的集成提供了更为合理和简便的方法[40]。OPC
第一章 绪论控制下，从接口接收事件/数据，通过算法的对它们进行处理，产生输出事解决复杂的反馈问题。因而，功能块可被视为一种轻量级（Lightweight）的功能块模型的通用结构，使用XML来对功能块进行定义，方便功能块从一中，也方便在不同软件工具中进行转换。功能块的算法可以用高级编程语编写，也可由用于可编程控制器的IEC 61131规范来编写。IEC 61499功能块移植性、设备互操作性和重构性。基于功能块的应用系统则特别适合于并境。从结构和功能上讲，一个功能块可以非常简单（如只解决对阀的控制），事件流和数据流的集成形成功能块的集合，具有更复杂和高级的控制功能线）[80,81]。能块类型的三种主要形式：基本功能块、复合功能块和子应用类型，三者之块由一些基本功能块或其它低级复合功能块实例所构成的功能块网络组成；能块、复合功能块实例或是低级子应用所组成的功能块网络构成[81,82]。基本模型[79]，如图 1.4 所示。每个基本功能块是对制造系统中控制实体的映射法
第一章 绪论包括EC状态（State）、EC转换（Transition）和EC动作（Action），如图1.5所示。一个EC状态可能与一个或多个EC动作有联系，而每一个EC动作则会绑定到一个具体算法上，用来执行相应的功能。当算法执行完毕，会产生输出事件，并且根据信号刷新输出变量。在ECC中，同一时间只能有一个活动的EC状态。每一个EC转换都要满足一个布尔条件才能使转换发生，这个布尔条件等价于由功能块的输入事件变量和/或输入数据变量和/或内部变量组成的布尔表达式。在IEC 61499功能块中，每一个新的输入事件的到达，都会在ECC调用（Invocation）的作用下
本文编号：2762490
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH164
【图文】：
制系统的可靠性、可维护性等有着关键而长远的影及它们之间信息传递的不兼容性，使得制造单元中个现存标准直接支持简单、高效且本质上独立于控制实体的通信，这使得对制造信息传递机制的研究公司率先推出了动态数据交换（DDE）技术。DDE通过定义标准的数据采集方式，使客户应用能够现采用DDE来在设备和控制系统之间传递实时信息方面都存在许多限制。为此，开发商推出了DDE的的宗旨，使得客户在选择时又不得不受开发商所用出了OPC（OLE for Process Control）技术。的开放的接口标准，通过这个接口，基于个人计算物理设备通讯，提取现场数据，并通过确定接口或使自动化领域的接口得以统一， 使数据的交换与信息的集成提供了更为合理和简便的方法[40]。OPC
第一章 绪论控制下，从接口接收事件/数据，通过算法的对它们进行处理，产生输出事解决复杂的反馈问题。因而，功能块可被视为一种轻量级（Lightweight）的功能块模型的通用结构，使用XML来对功能块进行定义，方便功能块从一中，也方便在不同软件工具中进行转换。功能块的算法可以用高级编程语编写，也可由用于可编程控制器的IEC 61131规范来编写。IEC 61499功能块移植性、设备互操作性和重构性。基于功能块的应用系统则特别适合于并境。从结构和功能上讲，一个功能块可以非常简单（如只解决对阀的控制），事件流和数据流的集成形成功能块的集合，具有更复杂和高级的控制功能线）[80,81]。能块类型的三种主要形式：基本功能块、复合功能块和子应用类型，三者之块由一些基本功能块或其它低级复合功能块实例所构成的功能块网络组成；能块、复合功能块实例或是低级子应用所组成的功能块网络构成[81,82]。基本模型[79]，如图 1.4 所示。每个基本功能块是对制造系统中控制实体的映射法
第一章 绪论包括EC状态（State）、EC转换（Transition）和EC动作（Action），如图1.5所示。一个EC状态可能与一个或多个EC动作有联系，而每一个EC动作则会绑定到一个具体算法上，用来执行相应的功能。当算法执行完毕，会产生输出事件，并且根据信号刷新输出变量。在ECC中，同一时间只能有一个活动的EC状态。每一个EC转换都要满足一个布尔条件才能使转换发生，这个布尔条件等价于由功能块的输入事件变量和/或输入数据变量和/或内部变量组成的布尔表达式。在IEC 61499功能块中，每一个新的输入事件的到达，都会在ECC调用（Invocation）的作用下
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 李冬建;面向模具行业的机器人制造单元系统设计与实现[D];广东工业大学;2012年
本文编号：2762490
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