【摘 要】
:
自动化制造系统是工业自动化的重要表现,其传统的设计是一个串行的过程,在正式投入使用前的最后一步是实机调试,是整个环节中最关键的一步,对设计周期、成本、风险的影响非常大。随着用户对产品多样性、个性化要求的不断提高,要求自动化制造系统设计周期更短、建造成本更低、调试风险更小,传统的调试显然无法满足上述要求,虚拟调试由于可以在虚拟环境中完成系统的大部分调试过程,是解决上述问题的有效手段。近年来,随着数字
论文部分内容阅读
自动化制造系统是工业自动化的重要表现,其传统的设计是一个串行的过程,在正式投入使用前的最后一步是实机调试,是整个环节中最关键的一步,对设计周期、成本、风险的影响非常大。随着用户对产品多样性、个性化要求的不断提高,要求自动化制造系统设计周期更短、建造成本更低、调试风险更小,传统的调试显然无法满足上述要求,虚拟调试由于可以在虚拟环境中完成系统的大部分调试过程,是解决上述问题的有效手段。近年来,随着数字孪生技术的发展,虚拟调试再次受到了广泛关注,但偏向于已有虚拟调试方案的应用,缺乏相关理论的研究。针对上述问题,本文提出一种基于可试验数字孪生体的虚拟调试架构,研究面向所提架构的自动化制造系统逻辑建模方法,提出基于逻辑模型的PLC程序设计方法,并研制自动化制造系统的虚拟调试系统,结合具体的自动化制造系统对所提方法与系统进行验证。本文的主要研究内容如下:(1)在对自动化制造系统组成及其运行控制机制分析的基础上,提出一种基于可试验数字孪生体的虚拟调试架构,通过对架构组成及其内在联系的分析,给出基于可试验数字孪生体的虚拟调试架构的关键技术,进而分析各项关键技术的核心内容与实现方法,为自动化制造系统逻辑建模、基于逻辑模型的PLC程序设计的深入研究以及虚拟调试系统的研制指明方向。(2)对自动化制造系统逻辑建模方法进行深入研究:分析离散事件系统规范及其扩展形式在描述自动化制造系统运行控制逻辑方面的不足,在此基础上提出新的扩展形式,并基于三阶建模框架提出自动化制造系统的分层逻辑建模方法;基于自动制造系统逻辑建模方法的研究,对离散事件系统规范的建模仿真工具(DEVS++程序库)进行二次开发。(3)对基于逻辑模型的PLC程序设计方法进行深入研究:在自动化制造系统逻辑建模方法研究的基础上,结合PLC梯形图程序顺序控制设计法的基本思想,提出基于逻辑模型的PLC程序设计方法;建立逻辑模型到PLC指令的映射规则,设计基于逻辑模型实现PLC程序设计的关键流程。(4)基于自动化制造系统逻辑建模方法的研究成果,构建虚拟调试系统的总体架构,设计并实现系统主要的功能模块。以某自动化制造系统为例,基于所提的虚拟调试架构搭建实验验证框架,在框架中对系统软件进行应用验证,进而验证自动化制造系统逻辑建模方法;以自动化制造系统中的设备为例,实现设备逻辑模型到PLC程序的映射,进而验证基于逻辑模型的PLC程序设计方法。本文的研究表明,基于可试验数字孪生体的虚拟调试方法可在纯虚拟的环境中验证自动化制造系统的控制方案,所提的自动化制造系统逻辑建模方法能够更完整地描述系统的控制过程,通过逻辑模型到PLC程序的映射规则可实现PLC程序的快速设计,有助于缩短自动化制造系统的设计周期、降低建造成本、减小调试风险。
其他文献
门式起重机是作为一种重要的物流搬运机械,广泛服务于国民经济的不同领域,在工业生产中占据着重要的地位。由于其结构外形具有跨度大、高度高的特点,对风荷载十分敏感,因此起重机的风致效应不容忽视。尤其我国东南沿海是台风多发地区,针对门式起重机风荷载的研究可以有效预防和降低事故的发生。本文围绕门式起重机抗风减载设计这一目标,综合运用CFD数值模拟和风洞试验两种方法,分析不同来流风向角下起重机的风致效应以及主
作为我国长江上游地区的战略要地,川南地区多样的地理环境、丰富的自然资源、发达的水陆交通和包容的文化特质共同孕育了其内众多的传统场镇,其空间形态特征与历史人文景观是我国传统聚落的一道独特风景。然而,伴随着我国城镇化进程加快,加之外部强势文化入侵,这些场镇的生存和发展面临史无前例的挑战。当前川南地区传统场镇的研究成果较为丰富,但已有的文献成果主要聚焦于场镇的历史文化、空间形态等定性研究上,客观的定量数
随着科技的不断进步,各类别科技产品的快速更新换代产生了大量废旧产品以至资源浪费。为了推动资源节约型环境友好型社会发展,我国提倡遵循资源回收再利用的可持续发展道路,大力推动再制造业的发展,通过建立高效的柔性拆卸线,确保再制造业产业化、自动化和规模化。拆卸线作为废旧产品回收的主要方式之一,作业过程需符合产品自身特性,同时具备高效、稳定、均匀等特性。为满足人们日益增长的物质需求,现代化产品具备多样性特征
随着精密制造的不断发展,在各种精密仪器及设备当中,对摩擦与润滑设计的要求也在不断提高。当摩擦与润滑达到纳米级别时,连续介质理论对润滑材料的润滑特性的描述将不再完全适用,而分子动力学理论此时发挥着重要的作用,在纳米尺度下润滑材料的润滑特性主要是用分子间作用力来描述,已有大量实验与理论研究表明分子动力学理论在研究摩擦与润滑领域有着明显的优势,包括直观性、高效性以及能在许多实际实验达不到的极端条件下进行
运输业驱使高强、轻质及高可成形性零件的需求不断增长。铝合金在常温下成形能力差,在高温下成形可以提高其塑性变形能力,从而获得形状复杂的部件。然而材料热变形下的硬化与损伤机制复杂,热变形下延性断裂的预测成为控制产品质量的关键。本文以2124铝合金为研究对象,建立耦合损伤的粘塑性本构模型来描述材料热变形下的硬化、损伤及断裂行为,并通过材料用户子程序VUMAT将其应用于等温胀形过程的破裂预测以及双C热成形
高速列车是一个复杂的非线性系统,在运行过程中车辆受轮对踏面磨损、轨道激励和车辆悬挂参数改变等影响,车辆系统的极限环分岔会发生改变,进而影响车辆的运行状态(即稳定、小幅蛇行失稳和大幅蛇行失稳3种状态)。车辆的蛇行失稳(小幅蛇行失稳或大幅蛇行失稳)不仅会恶化车辆的运行性能,而且会加剧轮轨磨损,损伤车辆及线路,危及车辆的行驶安全。因此,研究车辆蛇行运动的影响因素和识别方法,对提高高速列车行车安全具有重要
压电俘能器作为一种利用环境振动产生电能的新能源技术,得到了广泛的研究和关注。由于参数共振具有可将输出功率提高一个数量级的潜力,因而参数激励俘能器的研究日渐增多。目前研究比较多的参数激励俘能器为单自由度的直梁和曲梁两种情况。单自由度的直梁参数激励俘能器存在着激励阈值较高和俘能带宽较窄的问题;而单自由度的曲梁参数激励俘能器存在着势垒较高,需要较大的激励幅值才能够越过势垒实现大幅阱间运动的问题。因此,如
铁路扣件是将钢轨固定在轨枕上的部件,用于保证列车在铁轨上的安全运行,若出现部分扣件的丢失或断裂,将导致重大事故的发生,故检测扣件状态具有重要意义。传统的铁路扣件检测是采用人工巡检的方式,但由于我国铁路事业的高速发展,人工巡检已不能满足日常的扣件检测工作,基于计算机视觉的扣件检测方式得到了重视。本文基于计算机视觉技术研究扣件检测,主要研究内容如下:(1)针对现有的标签分布构建方法无法直接使用在扣件检
制造业是国民经济的基础,而数控机床作为基础制造能力构成的核心,其关键部件若出现故障将直接降低机床加工效率,因而对关键部件进行实时状态监测与性能评估尤为重要。在生产过程中一旦发现故障就需要立即停机检修,因此监测部件处在健康状态下的监测数据容易获取、处在故障状态下的数据难以获取。故障数据的匮乏制约着刀具状态监测与性能评估技术的发展,因此研究如何在故障数据匮乏的条件下识别刀具健康状态并进行性能评估对于提