【摘要】： 制造單元的性能對企業(yè)快速響應(yīng)市場變化以及提升競爭力,起著至關(guān)重要的作用�，F(xiàn)有的制造單元控制系統(tǒng)大多不具備實時動態(tài)重構(gòu)性能,難以根據(jù)變化的運行環(huán)境或異常情況進行快速實時配置或重配置。這大大增加了制造企業(yè)的成本。針對上述問題,本文提出了一種基于功能塊的可重構(gòu)制造單元控制系統(tǒng)的建模與設(shè)計方法。 在系統(tǒng)模型構(gòu)建方面,為了使制造設(shè)備具有實時動態(tài)重構(gòu)能力,將國際電工委員會(IEC)61499功能塊標(biāo)準(zhǔn)與制造報文規(guī)范(MMS)相結(jié)合,提出了通用虛擬制造設(shè)備(VMD)復(fù)合功能塊的新概念。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)筑了基于復(fù)合功能塊的制造單元混合式控制體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將制造控制流區(qū)分為相互獨立的重構(gòu)控制流與執(zhí)行控制流,從而實現(xiàn)了制造單元重構(gòu)控制與執(zhí)行控制的并行執(zhí)行。為了提高各VMD復(fù)合功能塊的局部自治能力,并且使控制系統(tǒng)軟件具備良好的模塊性、重用性、開放性、易集成性、可維護性等特性,建立了面向服務(wù)的制造單元控制軟件體系結(jié)構(gòu)。為了解決異質(zhì)制造設(shè)備間信息傳遞的問題,提出了基于MMS與Web Services的制造信息傳遞模型。 在動態(tài)建模方面,將面向?qū)ο笾玃etri網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)條件/事件系統(tǒng)(NCES)模型相結(jié)合,提出了面向?qū)ο笾玁CES(OCNCES)的動態(tài)建模與分析方法:①提出了各通用VMD復(fù)合功能塊的網(wǎng)絡(luò)條件/事件模塊(ONCEM)模型以及整個制造單元控制系統(tǒng)OCNCES模型的構(gòu)造方法;②提出了檢測通用VMD復(fù)合功能塊ONCEM模型和整個制造單元控制系統(tǒng)OCNCES模型的死鎖檢測算法,并利用提出的算法,對上述模型進行了死鎖分析;③提出了對上述模型可能出現(xiàn)的沖突事件的求解策略,并對各模型進行了輸入/輸出的沖突分析。 在構(gòu)建了系統(tǒng)模型并對其進行了動態(tài)建模與分析的基礎(chǔ)上,進行系統(tǒng)設(shè)計、實例開發(fā)以及性能評價。以一個制造單元作為研究背景,采用統(tǒng)一建模語言(UML)的類圖方法,對本文提出的制造單元控制系統(tǒng)進行了設(shè)計;利用Web Services技術(shù),進行了控制系統(tǒng)軟件的實例開發(fā);通過仿真實驗對VMD復(fù)合功能塊間的信息傳遞性能以及不同開發(fā)平臺下控制系統(tǒng)的重構(gòu)性能進行了測試與評價;原型系統(tǒng)運行實例與性能評價驗證了IEC 61499功能塊標(biāo)準(zhǔn)、MMS協(xié)議以及Web Services中間件在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可實時動態(tài)重構(gòu)制造單元控制系統(tǒng)方面的有效性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH164
【圖文】：

制系統(tǒng)的可靠性、可維護性等有著關(guān)鍵而長遠的影及它們之間信息傳遞的不兼容性，使得制造單元中個現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)直接支持簡單、高效且本質(zhì)上獨立于控制實體的通信，這使得對制造信息傳遞機制的研究公司率先推出了動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）技術(shù)。DDE通過定義標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集方式，使客戶應(yīng)用能夠現(xiàn)采用DDE來在設(shè)備和控制系統(tǒng)之間傳遞實時信息方面都存在許多限制。為此，開發(fā)商推出了DDE的的宗旨，使得客戶在選擇時又不得不受開發(fā)商所用出了OPC（OLE for Process Control）技術(shù)。的開放的接口標(biāo)準(zhǔn)，通過這個接口，基于個人計算物理設(shè)備通訊，提取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過確定接口或使自動化領(lǐng)域的接口得以統(tǒng)一， 使數(shù)據(jù)的交換與信息的集成提供了更為合理和簡便的方法[40]。OPC

第一章 緒論控制下，從接口接收事件/數(shù)據(jù)，通過算法的對它們進行處理，產(chǎn)生輸出事解決復(fù)雜的反饋問題。因而，功能塊可被視為一種輕量級（Lightweight）的功能塊模型的通用結(jié)構(gòu)，使用XML來對功能塊進行定義，方便功能塊從一中，也方便在不同軟件工具中進行轉(zhuǎn)換。功能塊的算法可以用高級編程語編寫，也可由用于可編程控制器的IEC 61131規(guī)范來編寫。IEC 61499功能塊移植性、設(shè)備互操作性和重構(gòu)性�；诠δ軌K的應(yīng)用系統(tǒng)則特別適合于并境。從結(jié)構(gòu)和功能上講，一個功能塊可以非常簡單（如只解決對閥的控制），事件流和數(shù)據(jù)流的集成形成功能塊的集合，具有更復(fù)雜和高級的控制功能線）[80,81]。能塊類型的三種主要形式：基本功能塊、復(fù)合功能塊和子應(yīng)用類型，三者之塊由一些基本功能塊或其它低級復(fù)合功能塊實例所構(gòu)成的功能塊網(wǎng)絡(luò)組成；能塊、復(fù)合功能塊實例或是低級子應(yīng)用所組成的功能塊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成[81,82]�；灸Ｐ蚚79]，如圖 1.4 所示。每個基本功能塊是對制造系統(tǒng)中控制實體的映射法

第一章 緒論包括EC狀態(tài)（State）、EC轉(zhuǎn)換（Transition）和EC動作（Action），如圖1.5所示。一個EC狀態(tài)可能與一個或多個EC動作有聯(lián)系，而每一個EC動作則會綁定到一個具體算法上，用來執(zhí)行相應(yīng)的功能。當(dāng)算法執(zhí)行完畢，會產(chǎn)生輸出事件，并且根據(jù)信號刷新輸出變量。在ECC中，同一時間只能有一個活動的EC狀態(tài)。每一個EC轉(zhuǎn)換都要滿足一個布爾條件才能使轉(zhuǎn)換發(fā)生，這個布爾條件等價于由功能塊的輸入事件變量和/或輸入數(shù)據(jù)變量和/或內(nèi)部變量組成的布爾表達式。在IEC 61499功能塊中，每一個新的輸入事件的到達，都會在ECC調(diào)用（Invocation）的作用下

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李冬建;面向模具行業(yè)的機器人制造單元系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2762490