专利名称：一种基于延时有色Petri网的轧钢系统建模方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分布式控制系统中，对制造系统制造单元分析设计建模的一 种方法，尤其涉及轧钢系统中一种基于延时有色Petri网的建模及设计方法。
背景技术：
普通的Petri网在建立轧钢系统模型时，由于系统的结构复杂，模型的针对性强， 模型的建立和扩充都非常困难，而且所建立的模型空间巨大。有色Petri网在建立轧钢系统模型时，采用颜色集和分层的思想，能够实现系统 模型的模块化和层次化，能够使系统的模型结构更清晰，表达更方便，但是无法表达系统的 时间因素。延时Petri网的轧钢系统模型能够表达系统的时间，但是建立的系统模型和基本 Petri网一样，系统模型结构复杂，模型扩展和建立都很困难等。
发明内容
本发明的克服了上述方法的不足，提供一种基于延时有色Petri网的轧钢系统建 模方法。本发明基于延时有色Petri网的轧钢系统建模方法的技术方案是该方法在有色Petri网中加入时间延迟来实现轧钢系统的建模，具体步骤如下 第一步，轧钢系统中结构模型的建立轧钢系统包括天车两组，第一组两台，实现原料库的 装卸和加热炉原料运输；第二组三台，实现轧制过程中废品的清除和最终产品的运输入库； 加热炉一台，实现原料加热到预定的温度；轧机分为三组，分别为初轧，中轧，精轧，其中初 轧机一台，中轧和精轧机各四台，依次实现工件的轧制，最后产品经冷却称重挂牌后由天车 运输入库；第二步，轧钢系统主页模型的建立当系统运行时，天车实现原料的输入和成品 的输出，轧机实现工件的轧制，根据有色Petri网的分层建模思想，可以把系统中相似的设 备抽象建模，如系统中天车可以建立一个抽象延时有色Petri网模型，轧制过程中的初轧、 中轧、精轧可以建立一个抽象延时Petri网模型，通过颜色集的颜色来实现设备的分类和 状态，从而实现系统模型的简洁，有利于突出系统的重点环节，为系统的优化分析提供保 障；第三步，轧钢系统子页模型的建立轧钢系统的主页模型建好后，就可以对系统中的抽 象延时有色Petri网模型进行定义，对于系统中的天车和轧制抽象延时有色Petri网模型， 首先定义颜色的数据结构和颜色集，用来区别系统中的不同设备种类和编号，然后利用延 时Petri网描述子页的结构和动作序列，并定义相应的动作规则集。所述的系统流程及颜色集为1)当有生产计划时，系统流程IF原料准备就绪(P1)并且天车空闲(IN_MSG(MP(C(y))) THEN天车运输原料到加热炉(CTl(C(y)))；IF加热炉有空位且有工件等待加热(P2)THEN
原料进加热炉加热(CT2)；IF工件达到预定温度(P3)THEN工件进轧机轧制(CT3 (C (x)))；IF工件轧制就绪(P4)THEN合格产品入库(CT4(C(y))) ；ELSE不合格产品入库(CT5(C(y)))；产品信息登记造册；2)当有生产计划时，天车流程IF IN_MSG (MPO1 (C (y))) &&IN_MSG (MP02 (C (y)))THEN 装载(T1 (C (y)));IF工件装载完毕(PI)THEN 运输(T2 (C (y))) &&0UT_MSG (MP03 (C (y)))；IF 工件到达目的地(P2) &&IN_MSG (MP04 (C (y)))THEN 卸载(T3 (C (y)))；IF工件卸载完毕状态(P3)THEN 复位(T4 (C (y))) &&0UT_MSG (MP05 (C (y)))；3)当有生产计划时，轧机流程IF工件加热到预定温度(P3)THEN INIT_C0L0R(C(x)) ；//颜色集初始化WHILE C(x) <3{IF IN_MSG(MP21(C(x))THEN 加工(Tl(C(x))；IF工件加工完毕(PI (C (x))THEN 缓冲(T2 (C (x)) &&0UT_MSG (MP22 (C (x)))；IF 设备处于空闲状态(P2 (C (x)) &&IN_MSG (MP23 (C (x)))THEN 设备检修(T4 (C (x)))；IF设备检修完毕(P3 (C (x)))THEN 设备复位(T3(C(x)))&&0UT_MSG(MP24 (C (x)))；C(x) ++}本发明专利基于延时有色Petri网轧钢系统建模方法的优点在于(1)利用分层
的方法，使建模过程清晰，重点突出；(2)使用颜色集实现相似设备的抽象建模，简化系统 结构和规模；(3)模型中引入时间，实现系统模型的时间序列表达。
下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于 此。图1为本发明的轧钢系统主页图
图2为本发明的加热炉子页Petri网图3为本发明的天车子页Petri网图4为本发明的轧机子页Petri网
具体实施例方式第一步，在轧钢系统中结构模型的建立轧钢系统包括天车两组，第一组两台，实现原料运输和加热炉的原料加入；第二组 三台，实现轧制过程中废品的清除和最后成品的运输入库；加热炉一台，实现原料加热到预 定的温度；轧机分成三组，分为初轧、中轧、精轧，其中初轧机一台，中轧和精轧机各四台，依 次实现中间件的轧制，最后产品经冷却称重挂牌后由天车运输入库；第二步，轧钢系统顶层(主页)模型的建立当系统运行时，天车实现原料的输入和成品的输出，轧机实现中间件的轧制，根据 有色Petri网的分层建模思想，可以把系统中相似的设备抽象建模，如系统中天车可以建 立一个抽象延时有色Petri网模型，轧制过程中的初轧、中轧、精轧可以建立一个抽象延时 Petri网模型，通过颜色集的颜色来实现设备的分类和状态，从而实现系统规模的简化，有 利于突出系统的重点环节，为系统的优化分析提供保障；第三步，轧钢系统子页模型的建立轧钢系统的主页模型建好后，根据层次设计的思想，就可以对系统中的抽象延时 有色Petri网建模进行定义分析，对于系统中的天车和轧钢抽象延时有色Petri网模型，首 先定义颜色集，用来区别系统中的不同设备编号，然后利用延时Petri网描述子页的系统 结构和动作序列，并定义相应的动作规则集。实施例1 为了说明如何用延时有色Petri网实现对轧钢物流系统建模，以某钢铁企业棒线 厂生产线为例。在该棒线厂生产线中，有一台加热炉，一台初轧机，四台中轧机，四台精轧 机，天车分为两组，第一组有两台，实现原料的运输；第二组三台，实现成品件的入库和中间 件的移动以及废品的移除等。首先对整个轧钢系统进行设计，暂时不考虑各个工位内部的详细活动过程，利用 有色Petri网的分层特点，建立系统的顶层模型(主页)。在此基础上再对各个工位的内部 细节活动进行建模。由于初轧、中轧和精轧的工作流程相似，所以用延时有色Petri网来建 立模型子页，通过颜色集来区分相应工位，从而有效减少库所和变迁的数量，使图形更加简 约。同理，两组天车功能相同，也通过延时有色Petri网来建立模型子页。如图1所示1)当有生产计划时，系统流程IF原料准备就绪(P1)并且天车空闲(IN_MSG(MP(C(y)))) THEN天车运输原料到加热炉(CT1 (C (y)))；IF加热炉有空位且有工件等待加热(P2) THEN原料进加热炉加热(CT2)；IF工件达到预定温度(P3)THEN工件进轧机轧制(CT3 (C (x)))；
IF工件轧制就绪(P4)THEN合格产品入库(CT4(C(y))) ；ELSE不合格产品入库(CT5(C(y)))；产品信息登记造册。如图2所示2)当有生产计划时，加热炉流程IF IN_MSG(MP31)&& 加热炉就绪(P2)THEN工件进加热炉加热(T1)；IF工件加热完毕(P1)THEN 工件进缓冲池等待(T2) &&0UT_MSG (MP32)；如图3所示3)当有生产计划时，天车流程IF IN_MSG (MPO1 (C (y))) &&IN_MSG (MP02 (C (y)))THEN 装载(Tl(C(y)));IF工件装载完毕(PI)THEN 运输(T2 (C (y))) &&0UT_MSG (MP03 (C (y)))；IF 工件到达目的地(P2) && IN_MSG (MP04 (C (y)))THEN 卸载(T3 (C (y)))；IF工件卸载完毕状态(P3)THEN 复位(T4 (C (y))) &&0UT_MSG (MP05 (C (y)))；如图4所示4)当有生产计划时，轧机流程IF工件加热到预定温度(P3)THEN INIT_C0L0R(C(x)) ；//颜色集初始化WHILE C(x) <3{IF IN_MSG(MP21(C(x))THEN 加工(T1 (C (x)))；IF工件加工完毕(PI (C (x))THEN 缓冲(T2 (C (x))) &&0UT_MSG (MP22 (C (x)))；IF 设备处于空闲状态(P2 (C (x)) &&IN_MSG (MP23 (C (x)))THEN 设备检修(T4(C(x)))；IF设备检修完毕(P3 (C (x)))THEN 设备复位(T3 (C (x))) &&0UT_MSG (MP24 (C (x)))；C (x) ++}
权利要求
一种基于延时有色Petri网的轧钢系统建模方法，其特征在于该方法在有色Petri网中加入时间延迟来实现轧钢系统的建模，具体步骤如下第一步，轧钢系统中结构模型的建立轧钢系统包括天车两组，第一组两台，实现原料库的装卸和加热炉原料运输；第二组三台，实现轧制过程中废品的清除和最终产品的运输入库；加热炉一台，实现原料加热到预定的温度；轧机分为三组，分别为初轧，中轧，精轧，其中初轧机一台，中轧和精轧机各四台，依次实现工件的轧制，最后产品经冷却称重挂牌后由天车运输入库；第二步，轧钢系统主页模型的建立当系统运行时，天车实现原料的输入和成品的输出，轧机实现工件的轧制，根据有色Petri网的分层建模思想，可以把系统中相似的设备抽象建模，如系统中天车可以建立一个抽象延时有色Petri网模型，轧制过程中的初轧、中轧、精轧可以建立一个抽象延时Petri网模型，通过颜色集的颜色来实现设备的分类和状态，从而实现系统模型的简洁，有利于突出系统的重点环节，为系统的优化分析提供保障；第三步，轧钢系统子页模型的建立轧钢系统的主页模型建好后，就可以对系统中的抽象延时有色Petri网模型进行定义，对于系统中的天车和轧制抽象延时有色Petri网模型，首先定义颜色的数据结构和颜色集，用来区别系统中的不同设备种类和编号，然后利用延时Petri网描述子页的结构和动作序列，并定义相应的动作规则集。
2.根据权利要求1所述的一种基于延时有色Petri网轧钢系统建模方法，其特征在于 所述的系统流程及颜色集为1)当有生产计划时，系统流程IF原料准备就绪(P1)并且天车空闲(IN_MSG(MP(C(y))) THEN天车运输原料到加热炉(CTl(C(y)))； IF加热炉有空位且有工件等待加热(P2) THEN 原料进加热炉加热(CT2)； IF工件达到预定温度(P3)THEN工件进轧机轧制(CT3(C(x)))；IF工件轧制就绪(P4)THEN合格产品入库(CT4(C(y))) ； ELSE 不合格产品入库(CT5(C(y)))； 产品信息登记造册； 2)当有生产计划时，天车流程IF IN_MSG(MPO1(C(y)))&&IN_MSG(MP02(C(y))) THEN 装载(Tl(C(y)));IF工件装载完毕(PI)THEN 运输(T2 (C (y))) &&0UT_MSG (MP03 (C (y)))； IF 工件到达目的地(P2) &&IN_MSG (MP04 (C (y)))THEN 卸载(T3(C(y))); IF工件卸载完毕状态(P3)THEN 复位(T4 (C (y))) &&0UT_MSG (MP05 (C (y)))； 3)当有生产计划时，轧机流程 IF工件加热到预定温度(P3)THEN INIT_C0L0R(C(x)) ；//颜色集初始化WHILE C(x) <3 IF IN_MSG(MP21(C(x))THEN 加工(Tl(C(x)))； IF工件加工完毕(Pl(C(x)) THEN 缓冲(T2 (C (x))) &&0UT_MSG (MP22 (C (x)))；IF 设备处于空闲状态(P2 (C (x)) &&IN_MSG (MP23 (C (x))) THEN 设备检修(T4(C(x)))； IF设备检修完毕(P3(C(x)))THEN 设备复位(T3 (C (x))) &&0UT_MSG (MP24 (C (x)))；
全文摘要
本发明是一种基于延时有色Petri网的轧钢系统建模方法。主要应用于轧钢系统，对其他制造系统同样适用，主要建模步骤第一步，在轧钢系统中结构模型的建立；第二步，轧钢系统顶层(主页)模型的建立；第三步，轧钢系统子页模型的建立，首先定义颜色集，用来区别系统中的不同设备编号，然后利用延时Petri网描述子页的系统结构和动作序列，并定义相应的动作规则集。本发明与基本的Petri网建模方法相比，轧钢系统的建模难度大大降低，层次结构清晰，系统结构规模变小，系统的扩展性和动态性表现更强，更有利于系统的冲突和死锁避免。
文档编号G05B19/418GK101893881SQ20101020852
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者孟华, 朱道飞, 毕贵红, 王 华, 王建军, 赵业清 申请人:昆明理工大学