孔志学 黄 飘 穆英娟 李凌霄

基于Petri网的单元控制系统及编程研究

孔志学 黄 飘 穆英娟 李凌霄

（上海航天精密机械研究所，上海 201600）

针对舱体制造单元控制系统开发与调试周期长、控制逻辑正确性难以评估的问题，提出一种基于Petri网建模仿真与面向对象的PLC程序快速设计方法。该方法首先依据产品工艺流程，形成单元制造流程，并基于Petri网建立制造单元控制系统模型，通过Petri网仿真与优化，使得Petri网模型可达、有界、无死锁、无冲突，再通过在PLC程序设计中融入库所、变迁、托肯、有向弧的元素，实现Petri网并发、争夺、共享资源的特性，最后，面向Petri网模型中的对象，将Petri网模型中的对象快速映射至PLC程序中，使PLC运行逻辑与Petri网模型保持一致。本文以舱体制造单元为例，阐述了该方法的应用。

Petri网；仿真；控制系统；PLC程序设计

1 引言

随着航天的快速发展，航天飞行器关重件对制造品质的要求不断增强，应用自动化制造单元的需求也随之增长，同时，同类结构件在制造单元中的适应性要求不断增强，使得制造单元控制系统的可靠性、易读性、可维护性要求不断提升。而PLC的梯形图不能用数学方法分析，不能直观地反映出自动控制系统中的协调控制、竞争控制和并行控制，因此可读性差，难于升级和维护[1]。

Petri网是一种离散并行系统的数学表示[2，3]，靳舒琪[3]等提出一种面向对象分层次Petri网建模方法，确保了汽车零部件生产线运行过程无死锁现象；陈鹤峰[4]提出采用面向资源的Petri网——ROPN模型为制造系统建模，实现了制造系统死锁问题的有效避免；……