基于Petri网的PLC系统设计与监控策略研究

论文摘要

随着制造工业信息技术的高速发展,企业如果想实现管理控制一体化,就必须要求底层的控制策略能够满足现代企业管理的诸多新的要求。尤其作为现代工业重要组成部分的离散型制造业,由于其复杂性大大提高,已经不仅要实现设备的控制和协调,还要实现与采购、物料规划、装配、库存控制、物流和产品销售等环节的集成。这些显然是传统控制理论所无法解决的问题。Petri网作为DEDS的一种主要的建模工具和方法,能够用简单的网络图型,生动直观地描述系统的结构,并且可以定量的分析系统的动态性质,可以对系统的可达性,可靠性,死锁,时间周期,不变量进行精密的数学运算,而这些又是生产管理中最为关心的问题。因此,在模拟离散事件动态系统时,Petri网是对自动控制系统进行描述的一种理想手段。本文就是以工业制造业中常见的机械手和材料分拣模型为实例,提出它的Petri网模型,将Petri网的理念运用到工业控制中常见的PLC系统设计并落实到技术实践当中,这能够为上层的监控管理、故障诊断和生产改进提供很大的便利,实现管理流程到控制层的无缝融合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3.1 Petri网研究现状
• 1.3.2 PLC工业控制系统研究现状
• 1.4 本文研究思路和组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 课题理论基础
• 2.1 Petri网简介
• 2.1.1 Petri网模型定义
• 2.1.2 标识图
• 2.2 Petri网与标识图的分析方法
• 2.2.1 可达图与死锁分析
• 2.2.2 标识图的周期分析
• 2.2.3 不变量分析
• 2.3 Petri网与梯形图的转化方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 控制对象的Petri网模型设计
• 3.1 实验室现状
• 3.2 PLC硬件模块配置
• 3.2.1 ControlLogix控制器
• 3.2.2 FLEX I/O模块
• 3.3 机械手的Petri网模型设计
• 3.3.1 机械手对象概述
• 3.3.2 机械手对象的Petri网模型
• 3.4 机械手Petri网模型的转换
• 3.5 材料分拣机的Petri网模型设计
• 3.5.1 材料分拣机对象概述
• 3.5.2 材料分拣机对象的Petri网模型
• 3.6 本章总结
• 第四章 系统模型的分析
• 4.1 机械手关联矩阵
• 4.2 机械手可达图分析
• 4.3 机械手周期分析
• 4.4 机械手不变量分析
• 4.5 材料分拣模型分析
• 4.6 本章总结
• 第五章 远程监控软件界面设计
• 5.1 RSView SE监控管理软件
• 5.2 Petri网运行监控界面
• 5.3 不变量故障诊断界面
• 5.4 实验结果分析与进一步讨论
• 5.5 本章总结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 实验总结及对比分析
• 6.2 存在问题和展望
• 附录
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间参与科研项目及发表论文情况