应用控制变迁的柔性制造系统死锁控制策略

柔性制造系统的生产调度与优化柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是一种以高度集成、高度可变性和高度自动化为特点的先进制造技术。

它能够灵活应对市场需求的变化，提高生产效率和产品质量。

然而，实现柔性制造系统的最佳生产调度和优化仍然是一个具有挑战性的问题。

本文将探讨柔性制造系统的生产调度与优化问题，并提出相应的解决方案。

一、生产调度问题生产调度是柔性制造系统中的核心问题之一。

在实际生产过程中，如何合理安排各个工序之间的任务关系，以提高生产效率和降低生产成本，是一个关键的挑战。

为了解决这个问题，研究者们提出了多种生产调度策略。

首先，最早被应用于柔性制造系统的是传统的作业车间调度（Job Shop Scheduling）方法。

该方法主要采用基于先来先服务（First-Come-First-Served，FCFS）或者最短工序调度（Shortest Processing Time，SPT）的方式进行调度，以确保任务能够按照其加工时间的先后顺序进行。

然而，这种调度策略忽略了不同任务之间的紧急程度和重要性，容易导致制造系统资源的浪费。

随后，基于优先级的调度方法被提出并得以广泛应用。

该方法通过为每个任务分配一个优先级，然后按照优先级的先后顺序进行调度，以提高生产效率和降低系统拥堵。

优先级可根据任务的交货期、加工时间、制定成本等因素确定，也可以通过智能优化算法来自动计算。

二、生产优化问题除了生产调度问题，柔性制造系统中的生产优化也是一个重要的研究方向。

生产优化的目标是最大化生产效率、最小化成本和最优化资源利用率。

为了实现这些目标，研究者们提出了多种生产优化方法。

首先，基于遗传算法的优化方法在柔性制造系统中得到了广泛应用。

遗传算法通过模拟生物进化过程中的自然选择、交叉和变异等机制，来搜索最优解。

在生产优化中，遗传算法可用于优化生产调度、工序安排、机器选型等问题，从而提高生产效率和降低成本。

柔性制造系统的设计与实现在当今的工业制造领域中，随着技术与经济的发展，柔性制造系统正在成为越来越重要的一种制造方式。

什么是柔性制造系统呢？柔性制造系统，简称FMS （Flexible Manufacturing System），是利用计算机控制的自动化技术，通过一系列的操作流程，完成对产品的制造、加工和装配的灵活生产方式。

柔性制造系统有着高效、灵活、集成化等特点，在实际生产应用中已经得到了广泛的应用。

对于一个完整的柔性制造系统，构成要素一般分为机器人、CNC机床、自动输送机和计算机控制系统四部分。

这几个部分间通过各种自动控制设备和计算机通信，协调、控制整个制造过程。

下面将具体介绍柔性制造系统的设计和实现。

一、设计过程1. 确定工艺及生产要求在柔性制造系统的设计过程中，首先需要确定所需生产的产品，制品加工的各项工序及各生产环节所要满足的生产要求。

对于工艺流程和产量要求都有着精确的策划，设备的配置、设置与优化，也都应该紧密结合起来。

2. 选定设备及材料针对确定的工艺流程和生产要求，需要选定设备与材料，其中包括甚至于小型零件的设备和机器零部件。

设备和材料选型，对于生产企业来说至关重要，关系到其后续生产质量和运营成本的高低。

3. 设计生产流程在确定了所需生产的产品和选定了设备及材料之后，就需要设计一条高效的生产流程，其中应包括对零部件加工、处理、检测、运输的全过程考虑。

要根据实际原材料数量、生产流程等因素来灵活设定生产方案。

生产流程的设计，十分关键，一定要充分考虑到生产环节、时间、成本等方面的影响，需要在保证质量的前提下，尽可能地提高生产效率。

4. 制定生产计划制定生产计划，需要根据实际情况，综合考虑生产过程中的种种因素。

包括企业的生产能力、应对不同市场的需求、原材料出库时间、生产部门职员安排等。

同时，还需充分考虑预留一定的生产缓冲期，以应对意外情况的出现。

二、系统实现柔性制造系统的实现就是将前面所讲述的设计要素落实到实际生产中。

柔性制造系统中的自适应控制技术研究近年来，随着工业技术的不断进步和消费市场的不断变化，柔性制造系统（FMS）逐渐取代了传统生产线，成为了生产和制造领域的主力。

柔性制造系统的核心原则是以客户需求为导向，通过快速转变生产方式、生产内容和生产数量等方面，实现对市场的快速响应和适应。

然而，作为一个高度智能化的制造模式，柔性制造系统依然存在一些技术瓶颈，尤其是在控制技术方面。

自适应控制技术是目前柔性制造系统中比较热门的研究领域之一，它主要通过引入智能算法等技术手段，实现对生产过程的自动调整与优化，从而提高生产效率和质量。

一、自适应控制技术的概述自适应控制技术是一种智能化控制方法，它基于控制系统不断获取实时反馈，自主学习、调整和优化控制策略的特点，实现对控制对象的自适应控制。

相比传统的PID（比例、积分、微分）控制方法等，自适应控制技术更具智能性和适应性，在动态环境和复杂情况下更具应用前景。

在柔性制造系统中，自适应控制技术被广泛运用于各个环节，比如生产计划、控制策略、机器人和传感器控制等方面，以实现更加灵活、高效的生产过程，提高生产效率和质量。

二、自适应控制技术在柔性制造系统中的应用1. 生产计划与调度方面柔性制造系统中的生产计划和调度非常关键，决定了生产过程的流畅与效率。

通过引入自适应控制技术，可以实现对生产计划和调度的实时优化与更新，使其能够更好地适应市场需求和生产环境变化。

2. 控制策略方面柔性制造系统中的控制策略需要能够实现自适应，可以根据不同生产环境和设备状态进行自动调整。

比如，在生产过程中某些设备的故障或维修需要，就需要及时更新控制策略，以保证生产流畅。

3. 机器人控制方面在柔性制造系统中，机器人技术被广泛运用，对机器人控制性能的优化尤为关键。

通过自适应控制技术，可以实现机器人动作的自动跟踪和调整，提高机器人控制精度和稳定性。

4. 传感器控制方面传感器在柔性制造系统中极为重要，因为它们可以实时检测生产过程中的各种参数，如温度、湿度、压力、振动等。

柔性制造系统架构的设计与实现柔性制造系统（FMS）是一种具有高度自适应性、智能化和可重构性的制造系统。

它通过灵活、可变和交互式的生产过程，在具有动态变化的市场环境下实现了高质量、高效率的生产。

随着企业对生产加工环节的要求不断提高，FMS也在不断发展。

本文将就柔性制造系统架构的设计与实现进行探讨，并对其优点及未来发展进行分析。

一、柔性制造系统架构FMS架构是指生产过程中各个组成单元间的关系和交互方式。

它包含了FMS 的功能、组成部分和连接方式，同时也对系统的性能、效率和可靠性有重要影响。

目前主流的FMS架构包括以下几种：1.中央控制型FMS架构中央控制型FMS架构是传统的FMS架构，其所有的生产设备都由中央控制器控制。

它采用统一的计划和调度方式，能够保证整个生产过程的稳定性和一致性。

但是，由于生产单元之间直接交互性差，生产设备缺乏灵活性，难以适应市场快速变化的要求。

2.分散控制型FMS架构分散控制型FMS架构是一种较新的FMS架构，其特点是各生产单元之间可以直接交互，生产设备之间具有良好的灵活性。

控制层次分散，每个生产单元都配备了控制器，它们通过网络进行通信和协作。

这种架构具有优良的适应能力和快速反应能力，但由于各生产单元之间缺乏统一计划和协调，因此要求系统的智能化程度较高。

3.混合控制型FMS架构混合控制型FMS架构结合了中央控制型和分散控制型的优点，使得生产单元之间既有直接交互的能力，又能通过集中控制器进行协调和规划。

它具有灵活性和稳定性的平衡，适应性强，同时使得整个系统可以更好地实现资源的共享和生产成本的优化。

二、柔性制造系统实现FMS的实现需要多学科知识相互配合，包括机械设计、电子技术、自动控制、计算机技术等。

其中，控制是整个FMS的核心。

FMS的控制方式可以按照控制单元的不同划分为三种：集中控制、分散控制和混合控制。

FMS实现的另一个难点是数据采集和处理。

传感器和执行器是FMS数据采集和控制的重要组成部分。

柔性制造系统的工作原理柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System, FMS) 是指一种能够根据需求快速适应变化的制造系统。

它采用先进的技术和自动化设备，能够完成多样化的生产任务。

以下将详细介绍柔性制造系统的工作原理，并分点列出其关键要素。

1. 自动化设备：柔性制造系统主要依赖自动化设备来完成生产任务。

这些设备包括机械臂、传感器、计算机控制系统等。

它们能够自动完成工件的装卸、加工、检测等功能。

2. 工艺规划：柔性制造系统需要事先对生产工艺进行详细的规划和设计。

这包括确定工件的加工顺序、加工参数、工序之间的协调等。

这样可以确保生产过程的高效性和准确性。

3. 任务调度：在柔性制造系统中，任务调度起着重要的作用。

它是通过计算机系统来分配任务给不同的设备和工序，以实现生产过程的合理安排和优化。

任务调度还需要考虑设备的利用率、生产能力等因素。

4. 协调管理：柔性制造系统中的协调管理是指通过网络与各个部件和设备之间进行信息交流和协同工作。

它确保了系统的整体运作效率和一致性。

协调管理还能够及时响应生产环境的变化，调整生产计划和任务分配。

5. 反馈控制：柔性制造系统中的反馈控制是指通过传感器和监控设备实时采集生产数据，并通过计算机控制系统来调整生产过程。

这样可以保证产品质量的稳定性和一致性。

6. 灵活性：柔性制造系统的关键特点之一是其高度的灵活性。

它能够根据生产需求和市场变化快速调整生产任务和工艺流程。

这种灵活性使得柔性制造系统适应多样化、小批量生产的需求。

7. 节约成本：柔性制造系统的工作原理可以显著降低生产成本。

由于自动化设备的使用，人力资源的成本大大降低。

同时，柔性制造系统还能够减少生产过程中的浪费和资源消耗，提高生产效率。

8. 高效率：柔性制造系统利用自动化技术和先进的管理手段，能够实现生产过程的高效率。

它可以自动完成任务，减少人为因素的干扰。

同时，柔性制造系统还能够实现设备的高度利用率，提高生产率。

２００８年４月第３５卷第２期西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＸＩＤＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＡｐｒ．２００８ＶｏＬ３５Ｎｏ．２Ｓ３ＰＲ网的一种死锁预防策略闫明明，李志武，钟春富（西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安７１００７１，）摘要：针对Ｓ３ＰＲ网的死锁预防问题，提出了一个有效的死锁预防控制算法，将用于死锁避免的ｃ／Ｄ－ＲＵＮ控制策略扩展到基于信标的死锁预防策略中，合理分配控制库所的资源，从而保证不存在死锁的状态和步骤．首先将Ｓ３ＰＲ网中的严格极小信标分为基本信标和从属信标。

由基本信标集合得出一组状态向量表示的线性不等武约束，然后将这组约束用Ｃ／ｎＲＵＮ策略进行优化，得到一组标识向量满足的广义相互抑制约束．根据所得标识约束添加控制库所，使所有基本信标均为Ｐ．不变式可控，得到活的、结构简单的、许可行为更多的Ｐｅｔｒｉ网监督控制器．关键词：柔性制造系统，死锁预防，Ｐｅｔｒｉ网；基本信标；ＳａＰＲ中圈分类号：ＴＰ２７８文献标识码：Ａ文章编号：１００１－２４００（２００８）０２—０３３０—０４ＤｅａｄｌｏｃｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｐｏｌｉｃｙｆｏｒａｃｌａｓｓｏｆｐｅｔｒｉｎｅｔｓＳ３ＰＲＹＡＮＭｉｎｇ—ｒｕｉｎｇ，ＬｊＺｈｉ—ＷＵ，ＺＨＯＮＧＣｈｕｎ—ｆｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｏ－ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。

ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ’ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅａｄｌｏｃｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｆｏｒｃｌａｓｓｏｆＰｅｔｒｉｎｅｔｓ，ＳｓＰＲ，ａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｅａｄｌｏｃｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｐｏｌｉｃｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｄｅａｄｌｏｃｋａｖｏｉｄａｎｃｅｐｏｌｉｃｙｏｆＣｏｎｊｕｎｅｔｉｖｅ／ＤｉｓｊｕｎｃｔｉｖｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｐｓｔｒｅａｍＮｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ（Ｃ／Ｄ－ＲＵＮ）ｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｓｉｐｈｏｎ－ｂａｓｅｄｄｅａｄｌｏｃｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｐｏｌｉｃｙ，ａｎｄｔｈｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｃｅｓａｌｌｏｃａｔｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌｙｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅａｂｓｅｎｃｅｏｆｄｅａｄｌｏｃｋｓｔａｔｅｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｆｉｒｓｔ，ｓｔｒｉｃｔｍｉｎｉｍａｌｓｉｐｈｏｎｓｏｆＳ３ＰＲｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｅｌｅｍｅｎｔａｒｙａｎｄｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｅｓ．Ｆｒｏｍｔｈｅｓｅｔｏｆｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｉｐｈｏｎｓ，ａｓｅｔｏｆｌｉｎｅａｒｉｎｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｔｅｖｅｃｔｏｒｂｅｆｏｒｍａｌｉｚｅｄ，ａｎｄａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅＣ／Ｄ－ＲＵＮｐｏｌｉｃｙ，ａｓｅｔｏｆｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｕｔｕａｌｅｘｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ（ＧＭＥＣ）ｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｍａｒｋｉｎｇｖｅｃｔｏｒｂｅｆｏａｎｄ．ＴｈｅｎｍｏｎｉｔｏｒｓｂａｓｅｄｔｈｅｍａｒｋｉｎｇｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｄｄｅｄｔｈｅｐｌａｎｔｍｏｄｅｌｔｏｔｈａｔａｌｌｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｉｐｈｏｎｓｉｎｔｈｅＳ３ＰＲｎｅｔｉｎｖａｒｉａｎｔ－ｅｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｔｈｕｓｌｅａｄｉｎｇｔｏｄｅａｄｌｏｃｋｆｒｅｅｄｏｍｌｉｖｅｎｅｓｓ—ｅｎｆｏｒｃｉｎｇｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｗｉｔｈｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｕｃｈｐｅｒｍｉｓｓｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｂｅｒｅａｌｉｚｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍＩｄｅａｄｌｏｃｋｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ；Ｐｅｔｒｉｎｅｔｔｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｉｐｈｏｎ；Ｓ３ＰＲ基于Ｐｅｔｒｉ网，人们研究了很多方法来处理柔性制造系统（ＦＭＳ）中的死锁问题，主要有死锁检测与校正方法、死锁避免方法、死锁预防方法．死锁预防方法通常是通过有效的系统设计或者控制系统对资溺：的中请来阻止死锁的发生，可添加控制库所及其连接弧来达到此目的［１￣３］．Ｌｉ和Ｚｈｏｕ［１］提出的基本信标理论，将Ｐｅｔｒｉ网中的严格极小信标分为基本信标和从属信标，通过对每一个基本信标添加一个控制库所，使其ｐ不变式可控，不仅能极大地减少控制库所的数目，而且能达到更好的控制效果［．］．大部分情况下，死锁是由于并行的工作执行序列之间对于有限的一系列资源的竞争引起冲突的状况，也就是存在一个进程的子集永远阻塞，一些资源被其他的进程持有．因此，资源分配就显得非常重要，它必须保证不存在死锁的状态和步骤［５—９］．在文献［１０］中，Ｐａｒｋ和Ｒｅｖｅｌｉｏｔｉｓ提出了一种用于死锁避免的Ｃ／口ＲＵＮ（Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖｅ／ＤｉＳｊｕｎｃｔｉｖｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｐｓｔｒｅａｍＮｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ）策略，用一个限制条件来表示控制策略Ｐ：一个ＲＡＳ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ收稿日期：２００７－０６－０６基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０４７４０１８）；教育部归国留学人员基金资助项目（２００４—５２７）；教育部归国留学人员实验室基金资助项目（０３４０１）作者简介：囝明明（１９８１一），女。

电气工程学院专业综合实验设计报告班级：姓名：学号：设计题目：柔性制造生产线搬运安装站控制系统的设计评定成绩：评定教师：模块式柔性自动化生产线实训系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，它是为职业院校、技工学校、教育培训机构等而研制的，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制、机械电子工程、机械设计与理论、等相关专业的教学和培训。

它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。

柔性自动化实训系统由六个单元组成，分别为上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、安装单元、安装搬运单元和分类单元，每个单元由一套PLC控制器单独控制，这使得柔性自动化生产实训装置可以分成若干完全独立的工作机构。

在设计过程中，不断参阅相关电气设计规范的资料，在设备现场观摩整个系统运作的流程以及控制方式，并借鉴其控制方法和设计思路，通过现场设计和编写控制程序，并反复进行调试和运行找出更合理的控制方法。

关键字：柔性制造；PLC；人机界面；安装搬运单元。

摘要 (Ⅰ)第一章绪论 (1)1.1柔性制造概念和特点 (1)1.2柔性制造与柔性制造系统 (1)1.3 本次课题的主要内容 (2)第二章总体方案设计 (3)2.1 柔性制造系统—安装搬运站 (3)2.2柔性制造系统工作结构图 (3)2.3步进电机的选型 (4)2.4传感器的选型 (5)第三章系统硬件设计 (7)3.1主要组成与功能 (7)3.2器件参数及选型 (7)3.3硬件实物图 (8)3.4气动原理 (8)3.5可编程控制器P L C (9)3.6硬件I/O分配 (10)3.7触摸屏 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 工作流程图 (12)4.2 PLC控制程序SFC框图 (13)4.3 人机界面设计 (13)4.4 系统通信 (14)第五章实验步骤设计与调试 (16)5.1 硬件接线图 (16)5.2 系统仿真 (16)5.2.1 软件仿真 (17)5.2.2 调试过程 (17)5.2.3实验中可能遇到的问题和解决方法 (17)参考文献 (18)附录 (19)第一章绪论1.1柔性制造概念和特点柔性制造的模式其实广泛存在，比如定制，这种以消费者为导向的，以需定产的方式对立的是传统大规模量产的生产模式。

柔性制造系统的构建与应用柔性制造系统是一种集成了多种自动化技术和软件系统的生产方式，它的目的是在不同的生产需求下实现灵活快速的生产，提高生产效率和产品质量。

柔性制造系统的核心技术是数据通信和控制系统，这两个技术的发展使得柔性制造系统得以实现。

一、柔性制造系统的构建技术1. 自动化技术自动化技术是构建柔性制造系统的基础，包括传感器、执行器、机器视觉、机器人等技术。

传感器是获取生产环境信息的装置，通过传感器可以实现物料的自动化处理和产品的质量检验。

执行器包括液压、气动、电动等，它们负责生产过程中的运动和加工。

机器视觉是利用计算机技术完成对物体视觉的感知和理解，可以用于生产过程中的检测和测量。

机器人是最重要和最复杂的一类自动化设备，可以完成许多重复性和复杂工作，提高生产效率和质量。

2. 控制系统控制系统是柔性制造系统中最为关键的部分，控制系统的功能是控制生产过程中各个环节的运行，使整个生产过程实现自动化和灵活性。

控制系统包括硬件和软件两部分，硬件包括PLC、仪表、传感器等，软件包括控制程序、HMI等。

控制系统的设计需要考虑到生产过程的各项要素，包括生产工艺、设备的运行方式、物料流等。

3. 智能算法柔性制造系统需要处理的生产变量和外界环境都是不确定的，这就需要引入智能算法来实现优化控制和管理。

其中包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术。

这些算法不仅可以优化生产系统的运行，还可以实现智能化管理和决策。

二、柔性制造系统的应用柔性制造系统的应用领域非常广泛，涵盖了各行各业的生产制造领域。

下面针对几个行业进行介绍。

1. 汽车制造柔性制造系统在汽车制造领域的应用相对成熟，例如汽车装配线、涂装线等。

汽车装配线是一种高度自动化的生产方式，可以根据订单类型对生产流程进行组合，实现灵活生产。

涂装线是通过自动化技术和工艺控制技术实现油漆涂装过程的自动化。

这些柔性制造系统的应用使汽车制造业实现了高效率、高质量、低成本的生产。

操作系统常见死锁原因和处理策略软件工程师在实现一些业务逻辑的时候，可能会出现两种事件互相锁住的尴尬局面，（就好比下图），最终导致死机。

下面我们就来说说操作系统的常见死锁的原因和处理策略。

嵌入式专栏1产生死锁的原因当进程需要以独占的方式访问资源时，可能会发生死锁（Deadlock）。

死锁是指两个或以上进程因竞争临界资源而造成的一种僵局，即一个进程等待一个已经被占用且永不释放的资源。

若无外力作用，这些进程都无法向前推进。

产生死锁的根本原因是系统能够提供的资源个数比要求该资源的进程数要少。

产生死锁的基本原因可以分为两类：•资源竞争•进程推进顺序不合理在资源竞争场景下，系统所拥有的资源是有限的，不能满足每个进程的需要。

比如：A有纸，B有笔A：你不给我笔，我就写不了作业B：你不给我纸，我就写不了作业彼此僵持不下……多个程序同时运行时，进程推进顺序不合理。

比如：A要前进2步，到桌子前，再后退2步。

但如果执行顺序不合理：A先后退，就永远到不了桌子前，触发不了后续动作，就会死锁。

嵌入式专栏2产生死锁的必要条件产生死锁的四个必要条件：•互斥条件涉及的资源是非共享的，即一次只能有一个进程使用。

如果有另一个进程申请该资源，那么申请进程必须等待，直到该资源被释放。

•不剥夺条件（非抢占）进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自行释放。

•占有并等待（部分分配）进程每次申请它所需要的一部分资源。

在等待一新资源的同时，进程继续占用已分配到的资源。

•环路条件（循环等待）存在一种进程收尾相接的循环链，链中每个进程都在等待下一个进程所持有的资源，造成这组进程处于永远等待状态。

注意：这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立。

反之，上述条件只要有一个不满足，就不会发生死锁。

所以要避免发生死锁，只需要破坏其必要条件。

嵌入式专栏3死锁的处理策略对于死锁一般有三种处理策略：预防死锁、避免死锁、死锁的检测及解除1.预防死锁通过设置一些限制条件，破坏死锁的四个必要条件中的一个或几个，让死锁无法发生。

（ ） １ 否 贝 户 一Ｍ （ ） 户 ＋ ； Ｕ （） Ｍ 户 ；
本 文提 出 的 方 法 属 于 第 三 类 ， 过 分 析 Ｐ ｔｉ 通 ｅｒ 网 的 结 构 特 性 ， 用 代 数 的 方 法 保 证 系 统 的 Ｐ ｔｉ 运 ｅｒ
网模 型 是无 死 锁 的 。对 于 许 多 自动 制 造 系 统 ， 以 可 保 证 其 网系 统 的全 局 活 性 ， 对 系 统 的 行 为 具 有 极 且
一
｛ ∈ＰＵ Ｔｉｙ， ∈Ｆ｝ ∈ＰＵ Ｔ 的 后 置 集 定 义 为 ． ｙ （ ） ， ｚ‘ Ｙ∈ Ｐ Ｕ Ｔ ｌ ｚ， ∈ Ｆ｝ 一 个 集 合 的 前 置 集 一｛ （ ） ， （ 置 集 ） 义 为其 元 素 前 置集 （ 置 集 ） 后 定 后 的并 。
小 的限制 。更重 要 的 是 ， 出 了 冗 余 严 格 极 小算 法 和控 制 器 的设 计 。
（ ） 个 标识 Ｍ。 所 有 可 达 标 识 的 集 合 ， 为 ４一 的 记 Ｍ０ ＞ 或 Ｒ（ Ｍ０ ， 得 Ｍ０ ［ Ｎ， ） 使 ∈Ｍ０ ＞ ， ∈Ｍ０ ＞ ［ Ｍ ［
定 义 ３ Ｎ一（ Ｐ，Ｔ，Ｆ） 一 个 网 。 是
是 限 制 进 入 系 统 工 件 的 数 量 ， 系 统 的 Ｐ ｔｉ 使 ｅｒ 网
模 型 是 活 的 ， 而 原 则 上 保 证 系 统 不 会 陷 入 死 从 锁＿ ］ １ 。这 种 方 法 虽 保 证 了 系 统 的 全 局 活 性 ， 具 但 有较 大 的保 守 性 ， 低 了 系 统 的 生 产 率 和 资 源 利 用 降 率 。二 是控 制 对 资源 的 申请 ， 系统 避 免产 生 死锁 。 使 这种 限 制资 源 分 配 的策 略也 具 有 一定 的保 守性 。三 是改 变 Ｐ ｔｉ ｅｒ 网的 结构 ， 系统不 会 产 生 死锁 ｌ ］ 使 ４ 。

计算机的系统控制与与生产管理系统是决定这类 自动化制造能否取得预期经济效益的关键技术 之一，自动化制造系统控制系统的任务主要包 括：1，各种设备的自动控制；2，生产计划调 度管理；3，制造质量控制；4，信息与通信管 理；5，系统状态监控等。
二、自动化制造系统的递阶控制结构
自动化制造系统是工厂的组成部分之一，其

四单元控制器的生产计划与调度控制

（一）AMS单元控制器进行生产计划与调度过程 单元控制器最主要的任务的系统的生产管理，也就 是合理安排零件的加工次序和调度管理制造系统全 部加工资源，已尽可能优化的方式完成指定的加工 任务。 自动化制造系统的中长期生产计划是有决 策层与计划层坐出的，一般是年度、季度或月度的 生产计划；短期生产计划通常有管理层（车间级） 所做，其计划期为周到日或班次的作业计划。单元 控制器一般是对当日或当班的作业计划进行调度管 理。但在工厂并未实施CIMS或未建立管理信息系 统MIS的情况下，单元控制器也可能收到的并不是 日或班次计划。而是数日或周甚至月的生产计划， 这时单元控制器就需要承担短期计划管理的任务。
控制与管理须置于工厂的总体控制体系内。 计算机集成制造系统是制造工厂，特别是多 品种、中小批量生产类型制造工厂实现自动 化的主要形式。CIMS的控制体系是以五层递 阶控制模式为基础建立起来的。如图

在CIMS的五层递阶控制模型中，工厂层是 决策与计划层，复杂整个工厂的战略决策和 生产的中长计划；车间层是管理层，实现工 厂的业务管理，如生产的短期计划、资源分 配等；单元层是任务分配与生产控制层，执 行作业调度管理与任务分配；单元层是设备 控制层，实施对多台设备的集中运行控制； 设备层是执行层，执行设备的自动运行和数 据采集等功能。这种五层控制结构对一般制 造工厂而言是普遍适用的，但各工厂针对各 自的具体情况可能会有一定的变化，如在工 厂层之上再加上集团公司层等。

柔性制造系统的设计与优化随着科技的不断发展，人们对于生产效率及制造设备的要求也越来越高，而在这样的背景下，柔性制造系统应运而生。

柔性制造系统是一种能够在短时间内适应不同生产任务的制造系统，它能够适应生产线上的产品变化、生产工艺的变化以及产量的变化，从而实现高效率的制造。

下面，我们将探讨柔性制造系统的设计与优化。

一、柔性制造系统的设计1. 系统结构设计在柔性制造系统的设计中，系统结构设计是非常重要的一步。

柔性制造系统的基本结构通常被分为三个层次：控制层、执行层和制造层。

控制层是整个柔性制造系统的控制中心，它通过上位机来控制整个制造系统的生产过程。

执行层负责机器人的控制和操作，控制层和执行层之间通过总线进行数据传递和通信。

制造层则是物流系统和工厂环境的综合体，负责材料的输送和仓储管理等工作。

2. 设备选择与布局设计设备的选择是柔性制造系统设计中的一个关键环节。

选择合适的设备可以提高生产效率和生产质量。

在设备选择上，首先要考虑设备的稳定性和可靠性，其次是设备的生产速度和生产能力。

同时，在实际生产过程中，还需根据产品的特点和生产工艺的特点来选择合适的设备。

在柔性制造系统的布局中，需要考虑设备间的运输和传递，同时还需要考虑设备的排布位置是否符合生产流程和生产计划。

合理的设备排布可以提高生产效率和生产质量，同时还可以减少人力和物力资源的浪费。

3. 操作系统设计柔性制造系统的操作系统是整个系统的核心，它通过编写代码，来完成自动化生产过程中的控制和管理。

操作系统设计需要考虑到系统的可靠性、实时性和功能性。

实时性：柔性制造系统的操作需要实时响应，所以操作系统设计需要保证系统的实时性，来保障整个生产过程的顺利运行。

功能性：操作系统需要具备多种功能，可以操作和管理不同的设备和机器人，可以进行生产计划的制定和调整。

可靠性：操作系统需要具备高度的可靠性，来保障整个制造系统的稳定运行。

二、柔性制造系统的优化1. 运行效率优化柔性制造系统的运行效率优化是提高制造效率和生产质量的一个重要环节。

荛品肇；曹计算机集成制造系统一ＣＩＭＳ溅．７’２０’Ｎｏ。．１５

文章编号：１００６—５９１Ｉ（２００１）０５－－００１４－－０５柔性制造单元的无死锁监控方法赵振宏，肖田元（清华大学自动化系国家ＣＩＭＳ工程技术研究中心，北京１０００８４）

摘要：应用离散事件系统的监控理论，针对一类无中间缓冲区、顺序加工的柔性制造单元．提出了一种基于有限状态机模型的无死馈监控器的设计方法．证明了监控器的可行性，并通过具体的应用实例验证了理论分析的结果．关ｔ词：柔性制造单元；监控理论｝离散事件系统中国分类号：ＴＨｌ６５；ＴＰ２７３文赫标识码：Ａ

０引言柔性制造单元的运行过程本质上属于一类离散事件动态系统（ＤｉｓｃｒｅｔｅＥｖｅｎｔＤｙｎａｍｉｃＳｙｓｔｅｍ，ＤＥＤＳ），其典型控制方法是Ｒａｍａｄｇｅ和Ｗｏｎｈａｍ提出的ＤＥＤＳ的监控理论口］，该理论要求离散事件对象具有非阻塞性，即要求与系统的无死锁相对应，然而对于包含多种加工流程的柔性制造系统，死锁是一个不可忽视的问题．对于柔性制造系统，通常是通过消除可能产生的对资源的循环等待来达到避免系统死锁的目的“］。Ｐｅｔｒｉ网模型能够很好地描述制造活动之间的同步、并发、竞争和选择关系，因此提出了很多种基于Ｐｅｔｒｉ网的ＦＭＳ无死锁控制方法，其基本点都是通过抑制某些使能变迁的触发，以防止进入阻塞状态，较早提出两种方法：一是通过建立一种资源分配规则来满足作业对共享资源的需求［１３ｆ二是基于对Ｐｅｔｒｉ网模型可达状态的分析来预测可能发生的死锁ｏ］。前一种方法中的分配规则过于保守，而后一种方法计算过程复杂，且不能完全避免死锁。针对上述两种方法的缺陷，人们提出了很多新的方法，包括预测基于启发规则对控制策略的可行性“３；利用Ｐｅｔｒｉ网的一些结构特性，通过对原有的Ｐｅｔｒｉ网模型进行扩充，以引入控制规则”ｊ；基于高级Ｐｅｔｒｉ网模型（受控、着色网）［６３的防死锁策略等。然而这些方法针对Ｐｅｔｒｉ网模型的分析计算过程都较复杂，在控制决策时往往需要较多的在线计算时间，因此，很难应用于复杂系统的实时控制。通过有向图表示对共享资源的需求情况加以分析，以确定可能的死锁，构造控制策略［５］。这种方法分析模型结构简洁，而且实时计算量也较小。本文基于有向图分析方法，针对一类具有多种作业流程的柔性制造单元，在建立了单元系统的有限状态机模型的基础之上，提出了无死锁监控器的设计方法。所提出的防死锁策略，不仅能够尽可能地增加并行作业量。提高系统的效率，而且在线计算简单，适合大规模系统的实时控制。

柔性制造系统中死锁避免的充要条件第一部分：资源竞争过程
的建模
伍乃骐
【期刊名称】《信息与控制》
【年(卷),期】1995(24)5
【摘要】柔性制造系统的主要特点是多种不同类型的工件同时在系统中加工，这些工件竞争系统的有限资源，导致象系统死锁等这样的不希望事件的发生，本文用一种Ｐｅｔｒｉ网模型，称之为着色面向资源的Ｐｅｔｒｉ网（着色ＲＯＰＮ）来描述系统中的这一竞争过程；这一模型揭示了资源竞争过程的本质特点，从而为寻求死锁避免的充要条件提供了基础。

【总页数】12页(P257-268)
【关键词】建模;柔性制造系统;Petri网;死锁避免
【作者】伍乃骐
【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH165
【相关文献】
1.柔性制造系统中死锁避免的充要条件第二部分：资源的动态分配规则 [J], 伍乃骐
2.一类柔性制造系统建模与瓶颈资源问题的研究 [J], 李彦平
3.天津市武清区杨村第一中学：不断提高学校发展的核心竞争力天津市武清区杨村第一中学：不断提高学校发展的核心竞争力天津市武清区杨村第一中学：不断提高学校发展的核心竞争力 [J],
4.柔性制造系统中多路径条件下的死锁避免第一部分:系统建模 [J], 伍乃骐
5.柔性制造系统中多路径条件下的死锁避免第二部分:控制策略 [J], 伍乃骐
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小组成员：于跃，熊皓，李明康，王宇杰，张立刚，彭彬班级: 机电1102专业：机电一体化指导教师：李旭宇，陈耿彪，杨义蛟2014 年6月目录摘要 (4)0前言 (4)1 柔性制造系统 (4)1.1 柔性制造系统（FMS）的组成 (4)1.2 柔性制造系统的优势 (5)1.3 FMS柔性制造系统的发展现状 (6)1.4 柔性制造系统的发展前景 (6)1.4.1 控制技术发展迅速 (6)1.4.2 现代柔性制造系统的发展趋势 (7)2 PLC可编程逻辑控制器 (7)2.1 PLC的定义 (7)2.2 PLC的基本结构 (7)2.3 PLC控制技术工作原理 (8)2.4 PLC控制技术的功能特点 (8)3 PLC控制技术在柔性制造系统中的应用研究 ...................9.3.1 PLC控制技术在柔性制造系统的应用简介 (9)3.2 PLC控制技术在柔性制造系统的应用 (9)4 PLC控制技术在成品分装输送单元的应用与研究 (9)4.1产品概述 (9)4.1.1 产品应用 (9)4.1.2 产品的组成模块 (9)4.2 主要组成与功能 (10)4.3主要技术指标 (10)4.4使用方法 (10)4.5成品分装输送单元中用到的主要技术 (10)4.5.1检测与传感技术 (10)4.5.2伺服驱动技术 (11)4.5.3气动技术基础 (11)4.6气动技术基础 (11)4.6.1气动技术的简介 (11)4.6.2气动传动的优缺点 (11)4.6.3气动系统的组成 (12)4.7 基本流程图 (13)4.7.1流程图解析 (14)4.8 气动回路原理图 (14)4.8.1工作原理 (15)4.8.2电气原理图解析 (15)4.9 PLC控制的循环主题部分 (15)4.9.1循环主体解析 (16)4.10 PLC，气动，电控的三者融合 (16)5 结语 (17)参考文献 (18)PLC控制技术在柔性制造系统的应用研究于跃，熊皓，李明康，王宇杰，张立刚，彭彬(长沙理工大学，汽车与机械工程学院)[摘要]：本文主要介绍了PLC控制技术在柔性制造系统中的应用。