论文摘要
以Petri网作为小型/中型系统网络建模和分析工具的柔性制造系统设计、调度和优化是近年来工业自动化领域的一个热点研究方向。以宝洁公司牙膏产品研发柔性自动化系统实现为背景,本文有针对性地对多品种、小批量的研发型化工自动化生产系统设计与开发中的设计理论和若干关键技术展开研究,包括柔性制造系统的功能设计、系统化模型建立与分析、工厂自动化控制系统开发实施等。通过分析现有大型化工企业中普遍使用的计算机集成生产系统技术现状和生产工艺要求,本文提出了针对具有多品种、小批量、高信息集成度等特点的研发型牙膏制备柔性生产系统的总体设计方案。方案涉及生产配方编辑以及现场批次生产的各个环节。通过系统化的基于对象的Petri网建模,配置了系统各主要操作单元的分布式职能,并规定其间的相互依赖关系。利用覆盖树分析方法,对制造系统OPN模型体系进行死锁探测和冲突分析,并提出相应的解决方案。在优化的OPN模型基础上,对本牙膏研发柔性制造系统进行硬件职能分配,并对液体装载分系统软件进行开发。分系统软件运行结果表明,Petri网建立的液体分析统模型具有实际指导意义。在上述理论与实践研究基础上,论文实现了一个应用于化工产品研发过程的柔性自动化生产系统,该系统对于化工产品研发过程的理论研究和生产线研发都具有较重要的意义。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 论文的研究背景及意义1.1.1 课题背景1.1.2 课题意义1.2 牙膏研发制造技术综述1.2.1 牙膏产品配方及工艺简介1.2.2 牙膏研发生产过程的要求1.2.3 牙膏研发生产工艺的柔性化需求1.2.4 量产和研发过程差别分析1.3 相关理论研究现状1.3.1 柔性制造系统定义1.3.2 CVDS & DEDS 介绍1.3.3 针对制造系统的分析方法1.4 相关技术研究现状1.4.1 工业自动化控制技术1.4.2 现场总线技术1.4.3 过程控制系统体系结构1.5 论文主要研究内容与章节安排1.5.1 面临的主要问题及研究创新点1.5.2 论文章节安排第2章 PETRI 网理论2.1 PETRI 网的概念2.1.1 Petri 网定义2.1.2 Petri 网的运行规则2.2 PETRI 网扩展2.2.1 彩色 Petri 网（CPN）2.2.2 面向对象Petri 网（OPN）2.3 基于PETRI 模型的柔性制造系统性能分析2.3.1 图分析方法2.3.2 代数分析方法2.4 PETRI 网研究现状2.5 本章小结第3章 基于PETRI 网的牙膏制造系统建模3.1 牙膏研发制造系统总体框架3.2 系统OPN 建模3.3 OPN 总体模型体系3.3.1 整体调度分系统3.3.2 液体装载分系统3.3.3 粉体装载分系统3.4 在各单元建模3.4.1 粉体称量单元3.4.2 送料小车单元3.4.3 粉体储罐单元3.4.4 粉体提升单元3.4.5 粉体抽料单元3.4.6 液体储罐单元3.4.7 液体运输单元3.4.8 液体称量单元3.4.9 制膏缸单元3.4.10 生产信息缓冲单元3.4.11 预混缸单元3.4.12 膏体输送单元3.4.13 包装单元3.4.14 信息管理分系统单元3.4.15 CIP 清洗单元3.5 本章小结第4章 基于OPN 制造系统性能分析4.1 基于PN 的制造系统性能分析4.1.1 锁死探测4.1.2 冲突分析4.2 整体调度分系统性能分析4.2.1 OPN 模型充实4.2.2 锁死探测分析4.2.3 冲突分析4.3 液体装载分系统性能分析4.3.1 OPN 模型充实4.3.2 锁死探测分析4.3.3 冲突分析4.4 粉体装载分系统性能分析4.4.1 OPN 模型充实4.4.2 锁死探测分析4.4.3 冲突分析4.5 本章小结第5章 系统实现及液体分系统软件验证5.1 制造系统实物对照5.1.1 粉体装载分系统5.1.2 液体装载分系统5.1.3 整体调度分系统5.2 液体装载分系统控制软件开发5.2.1 开发指导框架5.2.2 人机界面设计5.2.3 内核层软件设计5.2.4 下位机软件设计5.2.5 通讯协议5.2.6 配方运行各阶段效率分析5.3 本章小结第6章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献致谢个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
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