[发明专利]柔性制造系统中面向对象Petri网建模方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于分布式控制系统中，对柔性制造系统(FMS)制造单元分析设计建模的一种方法，尤其涉及一种柔性制造系统(FMS)中面向对象的Petri网建模及设计方法。

背景技术：

普通的Petri网模型存在一些基本问题从而限制了它在复杂的FMS模型设计中的应用，主要表现在以下几个方面：

(1)对于面向普通对象Petri网的建立，因其结构复杂、系统多具有针对性，对建立模型和改动模型都非常困难，且普通的Petri网建模具有较高的系统独立性，而缺少在FMS中所需要的诸如模块性、可重用性及可维护性等特点。

(2)简单的Petri网很难在现有模型基础上增加节点，不能在原有基础上进行变动，用于实际的工程实践。

(3)传统的Petri网方法忽略了控制逻辑的计划/调度知识，并且也缺乏从控制模型及控制软件代码之间的直接映射的特性，这可能导致整个系统的冲突，一旦在控制计划中稍变化，整个模型需要重新建立。

发明内容：

本专利针对现有技术不足，提供了一种柔性制造系统(FMS)中面向对象的Petri网建模及设计方法。

为实现以上目的，本发明专利采用的技术方案是：

第一步，在FMS中结构模型的建立：

FMS布局中包括两台加工机床：HASS数控车床和XH-714数控铣床，每台机床前分别有一个六工位的缓冲区；缓冲区侧面有一个用于装料和卸料的装卸站；缓冲区放置一台具有两个工位的AGV小车，用于在柔性生产线上传输和放置零件；两台机械手分别安放在HASS数控车床和XH-714数控铣床前。第二步，单个物理对象OPN模型的构造：

在实时调度仿真过程中，AGV小车、HASS数控车床及XH-714数控铣床都独立工作，它们通过机械手的动作来实现联动，为了建立完整的OPN模型，以物理对象机床及AGV小车为例首先建立它们各自的OPN模型：

机床OPN模型的建立及一个简单的工作循环：零件被AGV小车送到机床T13上加工并放到机床的缓冲区MP12，如果机床1空闲P13并且在机床输入缓冲区有零件MP11，缓冲区上的零件由机械手放置到机床P11，然后机床开始加工零件T11，这时消息“在机床输入缓冲空闲”MP13传送到单元控制器，加工完成后P12，机床开始卸载零件T12，MP14并发出消息“机床的输出缓冲有零件”给单元控制器，等待机械手放回零件指令。

AGV小车OPN模型建立的一个简单的工作循环：如果小车空闲P34，并且它接受到消息“小车有服务请求”MP31，小车将开始朝申请地进发T34，当它到达申请地P31，小车开始装零件T31，当小车已完成零件的装载P32，它将向目的地进发T32并给小车已装上零件的消息MP32，当小车到达目的地后P33，小车开始在目的地卸载零件T33，当小车再次空闲P34，它发出小车卸载消息MP33给单元控制器，并等待接受新任务。

在上述两个机床OPN模型及AGV小车OPN模型中，有两类Petri网的位置处所：状态处所和消息处所，每个有自己的输入输出位置，在物理对象中不同的输入输出位置之间有状态变迁发生，输入位置是其它物理对象变迁的结果，输出位置是其它物理对象发生变迁的条件。

第三步，在FMS中的OPN模型的建立：

在没有任务时，系统中的各种组织单元也就没有必要发生相互间的联系，这时系统完全分解为呈无序状态的单个基本制造单元。一旦任务(计划)出现，就会刺激各个基本单元，使得制造单元自身具有的可连通性发挥作用，单元间相互发出“连通”的要求，是由Gate1、Gate2、Gate3实现。

其系统流程及算法如下：

(1)、Gate1()：//小车装走工件后的事件转移

G1表示另一种变迁，指零件从小车放到机床输入缓冲区。这一过程省略了机器人与缓冲区的PN点。

IF(MP32激活)

  SWITCH(MP32地点(即装走工件地点))

    M1(FANUC机床)输出缓冲区：

      IF(M1输出缓冲有零件)

        移去M1输出缓冲区第一个零件//MP12

         m_sentMsg1＝TRUE

          M1实际完成零件数加1并更新数据库

    M2(FANUC铣床)输出缓冲区：

      移去M2输出缓冲区第一个零件//MP22

        m_sentMsg2＝TRUE