單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)機械手控制及死鎖分析.pdf

1、本文研究了基于無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）的單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)中的機械手運動控制，及該系統(tǒng)的運行過程中的死鎖避免方法。
　　 在這一系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對單件生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，從而可以對系統(tǒng)內(nèi)每個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進行精確控制，使得每個產(chǎn)品的生產(chǎn)盡可能按照預(yù)先制定的生產(chǎn)調(diào)度方案在交付期之前完成。該系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、個人計算機、基于RFID技術(shù)的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備和

2、GRB3014四自由度機械手組成。
　　 首先研究在單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)中，機械手的運動控制實現(xiàn)。在該系統(tǒng)中，機械手的作用就是按照上位機的生產(chǎn)調(diào)度指令完成零件在各機器、讀寫器與緩沖區(qū)之間的搬運工作。本文設(shè)計了機械手的運動函數(shù)，并把這些運動函數(shù)生成一個動態(tài)鏈接庫，然后在機械手控制程序中調(diào)用動態(tài)鏈接庫中的運動函數(shù)。為實現(xiàn)機械手的運動控制，首先建立了本實驗系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型，獲得正確的控制邏輯；然后設(shè)計了機械手控制函數(shù)，并實現(xiàn)了與上位

3、機的進程間異步通信，從而逐條解析并執(zhí)行調(diào)度指令。
　　 其次研究單件生產(chǎn)系統(tǒng)死鎖避免方法及系統(tǒng)參數(shù)對死鎖產(chǎn)生次數(shù)的影響。由于單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)的實物部分規(guī)模有限，所以通過建立仿真模型來擴大系統(tǒng)規(guī)模，從而形成由多個加工單元構(gòu)成的單件生產(chǎn)系統(tǒng)。為此，首先建立單件生產(chǎn)系統(tǒng)仿真部分的Petri網(wǎng)模型，然后根據(jù)Petri網(wǎng)模型來設(shè)計仿真程序。在本系統(tǒng)中，采用了面向?qū)ο蟮碾x散事件仿真方法及基于事件掃描法的狀態(tài)更新策略。利用了“向前看（look

4、-ahead）”的方法進行死鎖預(yù)報及預(yù)防，這種方法可以減少死鎖發(fā)生次數(shù)。在這一死鎖避免策略的基礎(chǔ)上，通過仿真研究了死鎖產(chǎn)生次數(shù)與生產(chǎn)規(guī)模、最大允許在制品數(shù)量和緩沖區(qū)容量及其分配的定性關(guān)系。仿真實驗結(jié)果表明：增加機械手的數(shù)量或增加緩沖區(qū)的容量能有效地減少死鎖次數(shù)；緩沖區(qū)容量及其分配應(yīng)隨機器的加工時間不同而調(diào)整，加工時間短的機器的緩沖區(qū)容量應(yīng)稍小，加工時間長的機器的緩沖區(qū)容量應(yīng)稍大；并且系統(tǒng)最大允許在制品數(shù)量為所有機器的緩沖區(qū)的容量之和的8