基于Petri网的AGV系统的PLC程序设计

摘要

随着现代化物流技术的飞速发展,自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)系统已经在自动化物流系统,汽车制造业等领域得到广泛的应用,具有自动化程度高、应用灵活和成本低等优点。如何解决AGV系统的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)程序设计的安全可靠性、重用和快速开发等问题,仍是业界亟待解决的难题。
　　本文针对AGV系统中存在的防碰撞和顺序问题进行研究,提出一种基于普通Petri网的AGV系统的PLC程序设计方法,其主要内容包含下面几个部分:
　　1.分析AGV系统的硬件组成,给出系统中所有控制元件的Petri网建模方法。针对本文研究的防碰撞和顺序控制问题,分别提出与之对应的控制硬件Petri网的建模算法。
　　2.为了解决AGV系统中车辆之间的碰撞问题,本文提出了AGV系统防碰撞控制器的设计方法。首先,根据AGV系统区域分布特点,将整个系统划分为直线排列、分排列、合排列和十字路口排列四种结构。然后,根据四种排列结构的防碰撞控制规范,依次在系统防碰撞控制硬件Petri网的基础上添加与执行机构有关的变迁和有向弧,分别给出这四种排列结构的防碰撞控制器的设计方法,最终得到整个AGV系统的防碰撞控制器。
　　3.为了解决AGV系统中车辆在加工站里装载和卸载的顺序问题,本文提出了AGV系统顺序控制器的设计方法。首先,分析系统的顺序控制规范,在顺序控制硬件Petri网基础上,给出满足顺序控制规范的控制器设计方法,继而得到整个AGV系统的顺序控制器。最后,通过Petri网可达图的计算分析顺序控制器(闭合Petri网)的活性、可逆性等性质。
　　4.为了实现AGV系统PLC程序的安全可靠性设计,本文提出了系统的、完整的从闭合Petri网到梯形图程序的转换方法。该方法利用布尔表达式来描述Petri网中执行结构对应变迁的激发条件,再将布尔表达式中的变量与梯形图程序中触点和线圈一一对应,最终得到AGV系统的梯形图程序是安全可靠的。
　　本文以某实验室实际的AGV系统为例,说明文中提到的方法。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容和结构安排

第2章 理论基础

2.1 引言

2.2 梯形图

2.3 AGV系统

2.4 Petri网的基本概念、性质和分析方法

2.5 本章小结

第3章 AGV系统的Petri网建模方法

3.1 引言

3.2 AGV系统控制元件的Petri网建模方法

3.3 AGV系统防碰撞控制硬件Petri网的建模算法

3.4 AGV系统顺序控制硬件Petri网的建模算法

3.5 本章小结

第4章 AGV系统的防碰撞控制器设计方法

4.1 引言

4.2 直线结构设计算法

4.3 分结构设计算法

4.4 合结构设计算法

4.5 十字路口结构设计算法

4.6 实例分析

4.7 本章小结

第5章 AGV系统的顺序控制器设计方法

5.1 引言

5.2 基于Petri网的顺序控制器设计算法

5.3 实例分析

5.4 本章小结

第6章 闭合Petri网到梯形图程序的转换方法

6.1 引言

6.2 闭合Petri网到梯形图程序的转换算法

6.3 实例分析

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 研究总结

7.2 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