基于NCES模型的制造单元控制系统建模与死锁分析

发布时间：2017-05-27 14:09

  本文关键词：基于NCES模型的制造单元控制系统建模与死锁分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：制造单元控制是指在将原材料加工成零件以及将零件组装成产品过程中实现工艺和管理的控制。随着市场需求的不断变化和工业技术的发展,对制造企业快速响应市场变化能力、保持系统稳定性等要求越来越高,导致制造单元控制系统的管理日益复杂并且难以预测。因此,为制造单元控制系统建立可靠、健壮并且易于分析的模型对于检验系统设计、提高系统运行效率尤为重要。本文提出了一种基于功能块的制造单元控制系统建模与分析方法,以实现制造单元控制系统的实时动态重构为主要目标,通过一个原型建模来快速了解单元控制系统的构造及运行情况,提前发现系统在设备布局、资源调配及工序控制等方面的问题。 在系统模型的构建方面,为了使控制系统能有更好的模块性、重用性、容错性以及可维护性等特性,将用于开放分布式IPMCS(Industry Process Measurement and control System,工业过程控制系统)的IEC61499功能块模型引入底层设备的建模中,提出了适应实时动态重构的通用虚拟制造设备(VMD)复合功能块概念。并以此为基础,构建了基于复合功能块的混合式控制体系结构,使得单元控制系统内的执行控制与重构控制能够并行执行。 在系统的动态建模方面,结合了网络条件/事件系统(Net-Condition/Event-System, NCES)模型与拓展对象Petri网技术,提出了拓展对象NCES(Extended Object-oriented NCES,EONCES)模型的形式化定义、建模与分析方法：一给出了各VMD复合功能块的网络条件/事件模块(Net-Condition/Event-Model, NCEM)构建方法及其与扩展对象Petri网结合的建模步骤；二提出了单元控制系统EONCES模型的通用分解算法,并依据此算法对上述模型进行分解,用于系统模型的动态分析；三提出了基于VMD复合功能块EONCEM模型与系统EONCES模型的死锁探测算法,并且利用此算法对上述模型进行了死锁探测分析。 最后根据本文提出的建模方法和分析理论,以一个真实完整的制造单元控制系统为研究对象,结合单元内不同零件的工艺流程对系统进行动态建模及分析。从底层设备模型的详细设计到系统内不同零件的工作流模型再到最后对模型的死锁探测分析过程,证明了上述建模理论及分析的可行性和有效性。
【关键词】：制造单元控制系统 拓展对象Petri网 NCES模型 建模 死锁探测算法 模型分解
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH16;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 制造单元控制系统国内外研究现状11-14
• 1.2.1 制造单元及控制系统11
• 1.2.2 制造单元控制系统研究现状11-12
• 1.2.3 制造单元控制系统建模方法12-14
• 1.3 网络条件/事件系统NCES模型概述14-17
• 1.3.1 IEC61499功能块模型介绍14-15
• 1.3.2 NCES模型15-17
• 1.4 课题来源17
• 1.5 本文研究内容及论文组织17-19
• 1.5.1 主要研究内容17
• 1.5.2 主要章节安排17-19
• 2 基于功能块的控制体系结构基础知识19-23
• 2.1 制造单元控制体系结构19
• 2.2 通用VMD复合功能块模型19-21
• 2.3 基于复合功能块的混合控制体系结构21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 EONCES模型形式化定义及建模过程23-30
• 3.1 EONCES模型形式化定义23-25
• 3.2 通用VMD复合功能块EONCEM模型建模25-29
• 3.2.1 基本功能块NCEM建模25-27
• 3.2.2 复合功能块NCEM模型27-28
• 3.2.3 结合扩展对象技术构建复合功能块EONCEM模型28-29
• 3.3 本章小结29-30
• 4 制造单元控制系统的建模30-44
• 4.1 基于复合功能块的制造单元控制系统仿真模型30-31
• 4.2 各通用VMD复合功能块EONCEM模型31-37
• 4.3 制造单元控制系统EONCES模型37-43
• 4.3.1 基于通用VMD复合功能块的制造单元控制系统EONCES模型37
• 4.3.2 制造单元控制系统EONCES模型执行控制部分动态建模37-41
• 4.3.3 制造单元控制系统EONCES模型重构控制部分动态建模41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 制造单元控制系统EONCES模型死锁分析44-59
• 5.1 死锁分析概述44-45
• 5.2 通用VMD复合功能块EONCEM模型死锁探测45-50
• 5.2.1 通用VMD复合功能块EONCEM模型通信网构建45-46
• 5.2.2 通用VMD复合功能块EONCEM模型死锁探测46-50
• 5.3 制造单元控制系统EONCES模型死锁分析50-57
• 5.3.1 制造单元控制系统EONCES模型分解50-53
• 5.3.2 制造单元控制系统EONCES模型死锁探测53-57
• 5.4 冲突分析57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 6 总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59
• 6.2 研究展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录 符号与标记66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 仲崇权,刘振X,杨素英,张立勇;基于IEC 61499标准的分布式控制系统设计[J];工业控制计算机;2002年11期

2 张渝,刘枫;一种基于功能块的Holon重构模型[J];工业控制计算机;2004年02期

3 朱贤成;;一种基于有限自动机的软件开发模型[J];湖北汽车工业学院学报;2007年02期

4 吕韶义,刘复岩;实现优化控制的状态表法[J];计算机工程与应用;1997年04期

5 张友良，，徐骏善，刘翔;通用单元控制器的设计与实现[J];计算机集成制造系统-CIMS;1998年01期

6 李晓燕;专题报快速成形网络化制造系统的IDEF0建模[J];机械制造;2004年11期

7 周炳海,周晓军,奚立峰;基于组件的柔性制造单元控制系统设计与实现[J];上海交通大学学报;2003年S2期

8 何平;周炳海;;基于复合功能块的制造单元控制系统[J];上海交通大学学报;2009年03期

9 张洁,高亮,李培根;敏捷制造单元控制系统的参考模型[J];中国机械工程;1999年12期

10 周炳海,王国龙,曹永上;制造单元控制系统的可重配置性研究[J];组合机床与自动化加工技术;2004年01期

  本文关键词：基于NCES模型的制造单元控制系统建模与死锁分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：400179