基于Petri网的可重组制造系统逻辑控制器设计方法研究

随着机电一体化的不断发展，加工系统的硬件设备和软件控制互相融合，缺一不可。现代制造系统中任何一台加工设备的操作过程都是由加工系统的逻辑控制器控制的。系统运行时，一个正确的逻辑控制器可有效地控制生产节拍，保证加工精度，对稳定产品质量起到极大的作用。虽然逻辑控制器在制造系统中具有很重要的地位，但是很多制造系统控制逻辑正确性的验证还是通过系统的实际试车加以检验，这种方法不仅浪费时间，更重要的是极大地增加了生产成本。因此，很多学者对此进行了研究，文献[64][110]等提出了设计和验证逻辑控制器的方法。这些方法都基于制造系统是一类典型的离散事件动态系统进行逻辑控制器的设计，并确保了制造系统控制器的活性。

为适应快速可变的功能，可重组制造系统必须采用模块化的结构。模块化结构保证了系统构件之间良好的互换性，便于构件增减，使得制造系统快速重组成为可能。系统模块化主要包括两个方面：系统硬件设备以及控制部分。为支持模块化设计，系统控制器应采用开放式结构。IEEE将开放式结构定义为：“一个开放式系统为适应不同的运行平台，可采用合适的应用构件，实现用户之间的互操作并给用户提供良好的一致性。”[155]因此，一个可重组制造系统的模块化控制系统逻辑控制器必须满足以下特征：①开放式结构并满足生产系统各个构件的集成、扩充、重置、重用。②支持多品种、变批量混流生产。③能采用形式化方法检验系统是否满足无死锁等约束条件。(www.xing528.com)

针对上述需求，文献[129]提出了一种基于Petri网的模块化逻辑控制器设计方法，部分解决了可重组控制系统模块化和快速出错处理的要求。本书基于文献[110]，结合可重组制造系统多品种、变批量、混流生产的特点，提出了基于Petri网的支持混流生产的可重组逻辑控制器设计方法，证明了该控制器的性能，并给出扩展和重构方式，最后，验证该方法的便利性和有效性。