基于PLC的传送带监控设计说明

1、. . . . 摘 要随着当今社会科学技术的日新月异，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求也越来越高，原有的生产送料装置，已远远不能满足当前高度自动化的需要。保障生产的安全性、可靠性、降低生产成本、减少环境污染、减轻劳动强度、提高产品的质量与经济效益，是企业生存和发展所必须面临和解决的现实问题。而PLC 控制系统和传统的工控系统相比，具有可靠性高、功能强、编程简单、维护方便以与价廉物美的优点，是自动送料装车系统首选的主控制器件。目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器控制、微机控制和PLC控制系统三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统与微机控制系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，

2、研制周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点。而继电器控制系统因技术性能差，功能单一，在机械控制系统中已很少使用，因此，在自动控制领域的应用逐年下降的趋势。在基于PLC的传送带监控系统设计中，设计了基于PLC的传送带监控系统总体方案，给出了软、硬件设计与实现方案。在电动机电器控制线路的设计部分，阐述了电动机主电路以与辅助电路的设计过程，给出了这些电路的电器元件选择结果。在PLC控制的设计部分中，阐述了PLC I/O接线图的设计过程，给出了PLC极其输入/输出元件的选择结果，详细地阐述了PLC用户程序的设计过程，其中包括对公用程序和信号显示程序等的设计过程

3、的阐述。关键词：送料小车，PLC，控制系统，设计ABSTRACTWith the rapid changes in science and technology in society today, various types of material handling automation production line of the increasingly high demand, the original production of feeding device, can not meet the current needs of a high degree of automation.

4、Protect the production of security, reliability, lower production costs, reduce environmental pollution, reduce labor intensity and improve product quality and economic benefits, is the enterprise survival and development must face and solve reality. The PLC control system and compared to the tradit

5、ional industrial control systems, high reliability, strong function, programming is simple, easy and cheap to maintain the advantages of Automatic Loading System is the main control device of choice.Currently, automation of control methods are the main relay control, microprocessor control and three

6、 types of PLC control system. As the PLC control system and relay control system and computer control system, compared with the design, installation, wiring, testing workload of small, short development cycle, high reliability, strong anti-interference, low failure rate, low requirement on the work

7、environment and easy maintenance, a number of advantages. The relay control system due to poor technical performance, single function, the mechanical control system has been rarely used, therefore, in the automation field Chen declining trend.Based on a conveyor belt in the PLC control system design

8、, the design of the conveyor belt monitoring system based on PLC overall scheme, given the hardware and software design and implementation. Electric motor control circuit in the design part, and the motor main circuit and auxiliary circuit design process, given the electrical circuit component selec

9、tion results. The design of PLC control in part, explained PLC I / O wiring diagram of the design process, given extremely PLC input / output device selection result, detailed description of the PLC user program design process, including utility and signal shows the design process procedures describ

10、edKEY WORDS: Feeding dolly，PLC，Control System，Design43 / 46目录摘要I前言1第1章绪论21.1引言21.2PLC概述21.3展望31.4训练目的3第2章系统设计42.1 设计要求42.2系统示意图42.3 系统设计流程图5第3章硬件设计73.1 下位机设计选用73.2上位机设计选用73.3 PLC与上位机的联接83.4 实验所用元件列表8第4章软件设计94.1 PLC程序设计94.2 PLC通信协议与其实现164.3 PC控制面设计16第5章系统的安装、调试与其仿真175.1 安装175.2调试175.3 仿真18结论19辞20参考文献

11、21附录22外文资料翻译26外文资料译文35前言目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器控制、微机控制和PLC控制系统三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统与微机控制系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点。而继电器控制系统因技术性能差，功能单一，在机械控制系统中已很少使用，因此，在自动控制领域的应用逐年下降的趋势。自动送料装车系统在冶金、采矿运输和生产制造等许多领域中都得到普遍的应用，它通过自动输送设备实现物料的传输、接收、装运、处理、装配和存储的自动化，把工厂中的各个部分、各个生产工位、各存储点连结

12、起来。自动送料装车系统是全厂自动化物流系统的重要组成环节，对于提高企业经济效益具有重要作用。而自动送料装车控制系统在设计和调试的过程中如果考虑不周很容易出现料物传送衔接不上或物料堆积等问题。为此，利用PLC 模拟控制模板进行自动送料装车系统模拟装置的设计和研究该模拟控制模板选用西门子公司(Simens)的S7-200可编程序控制器来实现。系统中采用了一台CPU224，其总的IO点为24点其中输入为14点，输出为10点 控制对象为一块模板，它可以模拟实际的自动送料装车系统的工作状况， 为实际控制系统的设计和模拟运行带来极大的方便和经济性。随着当今社会科学技术的日新月异，各类物料输送的生产线对自动

13、化程度的要求也越来越高，原有的生产送料装置，已远远不能满足当前高度自动化的需要。保障生产的安全性、可靠性、降低生产成本、减少环境污染、减轻劳动强度、提高产品的质量与经济效益，是企业生存和发展所必须面临和解决的现实问题。而PLC 控制系统和传统的工控系统相比，具有可靠性高、功能强、编程简单、维护方便以与价廉物美的优点，是自动送料装车系统首选的主控制器件。第1章 绪论1.1引言自动送料装车系统在冶金、采矿运输和生产制造等许多领域中都得到普遍的应用，它通过自动输送设备实现物料的传输、接收、装运、处理、装配和存储的自动化，把工厂中的各个部分、各个生产工位、各存储点连结起来。自动送料装车系统是全厂自动化

14、物流系统的重要组成环节，对于提高企业经济效益具有重要作用。而自动送料装车控制系统在设计和调试的过程中如果考虑不周很容易出现料物传送衔接不上或物料堆积等问题。为此，利用PLC 模拟控制模板进行自动送料装车系统模拟装置的设计和研究该模拟控制模板选用西门子公司(Simens)的$7-200可编程序控制器来实现。系统中采用了一台CPU224，其总的Io点为24点其中输入为14点，输出为10点 控制对象为一块模板，它可以模拟实际的自动送料装车系统的工作状况， 为实际控制系统的设计和模拟运行带来极大的方便和经济性。1.2 PLC概述PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用

15、可以编制程序的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 与其有关的外围设备，都按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。PLC 具有可靠性高、功能强和编程简单等优点，如同一部计算机与继电器控制设备相结合的高性能控制装置。PLC 就物理结构来看，有丰富的输入和输出端；从PLC 的逻辑结构来看，部有许多软元件，如输入继电器、输出继电器、状态组件、定时器、计数器和数据寄存器与器件对应的常开、常闭接点，方便对车辆进出、停放、计时、装卸料信号的输入和数量、位置的显示。PLC

16、 的编程方式，有梯形图编程、指令表编程和顺序功能图编程3 种，特别是梯形图编程，直观易懂，除了运用基本指令可以完成大量工作外，功能指令的扩展更为系统开发、调试和维护带来方便。本文以梯形图编程方式，设计自动送料车控制系统，无论从设计到功能分析，都是极为方便的。1.3 展望PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证(盐田)、自动售药(若干中药店)在我国已有实例。另外，在离散事件系统中，如公路网交通流(车辆计数、乘客计数与停留时间计量)、物流系统、柔行制造系统(敏捷制造系统)与一切非标准随服务系统中，均可以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲

17、观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间！1.4 训练目的1、 理解自动送料装车控制系统工作流程。2、 掌握用编程软件编写自动送料装车控制系统程序。3、 掌握I/O的分配、I/O的连接方法和程序的运行调试。第2章 系统设计该自动送料装车系统的操作过程是：在允许汽车开进后汽车到达指定位置(由传感器进行相应的位置检测)，此时可以起动控制系统。首先送料皮带最上层的电动机动作，经过等时间间隔下层送料皮带的各电动机依次动作。当最后一台送料皮带的电动机动作一定的时间后，装满料的料斗打开进行自动装料。当汽车装满料后，料斗关闭各电动机由下至上经过等间隔依次停止，汽车

18、开走完成一次装车。控制系统返回初始状态，等待下一次装料。2.1 设计要求初始状态： 红灯L1灭，绿灯I2亮，表示允许汽车开进装车。汽车开进到位后(用s2接通表示)，LI亮，L2灭 按下起动按钮， 电动机M3运行， 电动机M2在电动机M3运行2s后开始运行， 电动机M1在电动机M2运行2s后开始运行，料斗K2在电动机M1运行2s后打开出料 当汽车上的料装满后(用s2断表示)，料斗K2关闭 电动机MI在料斗K2关闭2s后停止运行，电动机M2在电动机MI停止运行2s后停止运行， 电动机M3在电动机M2停止运行2s后停止运行 电动机M3停止后，绿灯L2亮，红灯Ll灭，表示汽车可以开走。2.2系统示意图

19、自动送料装车系统一般是由给料器、传送带、小车等单体设备组合，来完成特定的过程。这类系统的控制需要动作稳定，具备连续可靠工作的能力。通过3 台电机和3 个传送带、料斗、小车等的配合，才能稳定有效率地进行自动送料装车过程。系统示意图如图2-1。图2-1 系统示意图自动送料装车系统，是通过电机和限位开关来控制的。称重开关S2 控制汽车开来或开走。3 台电机控制3 个传送带。进料开关K1 控制进料与否。检测开关S1 控制料斗中物料的空满。2.3 系统设计流程图系统设计流程图，见图2-2。图2-2系统设计流程图第3章 硬件设计本系统由计算机、装车系统现场控制柜、3台皮带传输送料点击与位置检测装置组成。上

20、位机计算机安装在控制室，用以收发并显示装车现场的信号，记录、存储、显示和控制现场的运行状态。装车系统现场控制柜安装在生产线现场，电机与位置传感器等安装在装车系统现场，受现场控制柜控制。控制系统的框图如图3-1所示。图3-1 控制系统的框图3.1 下位机设计选用由于自动送料装车系统这个控制对象的控制量为开关量，而且控制的量比较少，在保证正常工作的前提下，基于性价比的原因选用超小型PLC低档机。目前，市场上可供选择的可编程控制器的种类很多，性能各异，按照本例实际需要，我们可选择西门子小型可编程控制器S7-200系列。3.2上位机设计选用在系统中，上位机主要完成管理功能。基于此，设计选型时，用PC代

21、替工控机。PC价格便宜，操作方便，存大，人机界面友好。而工控机目前价位较高，出于经济性考虑本项目没有采用工控机，PC完全可以满足要求。3.3 PLC与上位机的联接系统的通信设计选用点对点结构。3.4 实验所用元件列表实验所用元件列表如表3-1。表3-1 实验所用元件列表名称数量个人计算机PC1台西门子S7-200 PLC1台数据通信线1条送料控制单元1块导线若干第4章 软件设计4.1 PLC程序设计在装料车到来时，I0.1 表示装料车行驶到指定位置，车辆到位传感器发出信号使I0.1闭合，输出继电器Q0.6得电，使指示灯红灯亮，表示装料开始。输出继电器Q0.2、Q0.3、Q0.4 分别驱动直流电

22、机M1、M2、M3 运转，PLC 部有专门的定时器T，我们可以通过定时器来设定延时时间，使直流电机M3、M2、M1 每隔2 s 依次启动。当料斗中料满时，输出继电器Q0.1 得电，使料斗打开，料就沿着皮带轮自动流入装料车中。当装料车装满料时，车满传感器，发出信号使I0.0 断开。输出继电器Q0.1失电，关闭料斗，由定时器设置时间使输出继电器Q0.2、Q0.3、Q0.4依次失电，使直流电机M1、M2、M3 间隔2 s 停止运转。此时，输出继电器Q0.5失电，使指示灯绿灯亮，表示结束装料。4.1.1确定输入、输出点数PLC的传送带监控系统的I/O分配，如表4-1。表4-1 PLC的传送带监控系统的

23、I/O分配输入输出I0.0车满检测开关S1Q0.0送料开关K1I0.1车到位检测开关S2Q0.1漏斗开关K2Q0.2电机M1Q0.3电机M2Q0.4电机M3Q0.5绿灯L1Q0.6红灯L24.1.2连接线路PLC I/O端口接线，见图4-1。图4-1 PLC I/O端口接线图4.1.3根据系统功能要求绘制程序流程图根据系统功能要求绘制程序流程图，见图4-2。图4-2 程序流程图4.1.4 根据流程图编写PLC部程序1、PLC程序梯形图，如图4-3。图4-3 PLC程序梯形图2、PLC程序指令表，如表4-2。表4-2 PLC程序指令表指令器件号说明LDSM0.1启动OQ0.5自锁OT42ANI0

24、.1=Q0.5LDI0.1OQ0.4自锁ANT42=Q0.6=Q0.4TONT37,20延时2秒LDT37OQ0.3自锁ANT41=Q0.3TONT38,20延时2秒LDT38OQ0.2自锁ANT40=Q0.2TONT39,20延时2秒LDT39OQ0.1自锁ANI0.0=Q0.1LDI0.0TONT40,20延时2秒LDT40TONT41,20延时2秒LDT41TONT42,20延时2秒4.2 PLC通信协议与其实现要想实现对PLC的远程控制就必须研究PLC的通信协议，从而使PC机发出的指令能够被PLC识别并做出正确的响应。（由于篇幅等问题，这里不再详细讲解）4.3 PC控制面设计在根据通信

25、协议要求编写完VB通信控件之后，控制面设计工作就变的非常简单了，只需运用VB自带的基本控件就可完成设计任务，在此不再赘述。需要强调的一点是：必须把事先编写好的通信控件添加到控件库中然后再调用此控件才能完成通信，否则通信报错。第5章 系统的安装、调试与其仿真5.1 安装在试验安装时，应按接线图，将各个导线和数据线接好，再在PC上将程序写入，并进行编译、下载和运行。在实际工业生产过程中，PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所： （1）环境温度超过0 50的围； （2）相对湿度超过8

26、5%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）； （3）太直接照射； （4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等； （5）有打量铁屑与灰尘； （6）频繁或连续的振动，振动频率为10 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）； （7）超过10g（重力加速度）的冲击。 小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为

27、了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度围，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。 为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。 当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。5.2调试系统启动后，装置能自动识别货车到位情况料，当车装满时，系统能自动关闭。红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。电动机M1、M2、M3均为OF

28、F。装车过程中，当汽车开进装车位置时，车到位检测开关S2置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。当车装满时，车料满开关S1为ON，料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。即先打开I0.1，表示汽车到位，此时PLC上Q0.5灭，Q0.6亮，Q0.4亮，2秒后Q0.3，再2秒后Q0.2亮，再2秒后Q0.1亮，表示料斗打开；打开I0.0，关闭I0.1，表示车斗满了，此时Q0.1灭，2秒后Q0.2灭，再2秒

29、后Q0.3灭，再2秒后Q0.4灭，Q0.6灭，Q0.5亮车可以开走。注意：表示车斗满时，必须打开I0.0，关闭I0.1来表示。5.3 仿真PLC的仿真，这里我们用组态王来进行仿真模拟和监控。结论基于PLC的传送带监控系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。监控系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。本系统投入运行以来，各项指标均满足技术要求，并极改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统，采用DCS集

30、散控制方式分析监控系统的结构和功能，研究其控制过程，实现人机对话自动控制、集中管理、实时记录、显示与报警等功能。在精细化工生产工艺中，基于PLC的传送带监控系统是一道非常重要的工序。选用西门子S7200 PLC构成数据采集控制系统，模块化设计，经济实用。全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化所追求的一致目标。本实验采用PLC控制方式来实现传送带监控系统，实

31、现物料传送、下料控制检测等功能。整个系统自动进行提高了精度和速度。自动送料装车系统在很多领域得到应用，因此利用模拟控制模板来模拟实际的系统运行，不仅可以缩短软件的开发周期，而且可以避免采用实际系统时可能带来的硬件设备的耗费，避免了盲目性具有较高的应用价值。如果采用多台PLC 与仿真控制模板进行组网，还可以实现全厂多道工序多套自动送料装车系统的联机模拟运行提高全厂物流自动化程度，使前后系统有机衔接，整个物流系统的全面优化控制。 辞本论文设计在英老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着英老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，英老师为我提供了种种专业知

32、识上的指导和一些富于创造性的建议，老师一丝不苟的作风，严谨的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向英老师表示深深的感和崇高的敬意！在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的意，感他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示意。我还要感同组的各位同学以与我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝

33、贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感！ 参考文献1 常晓玲. 电气控制系统与可编程控制器. ：机械工业，20082 吕景泉. 可编程序控制器与其应用. ：机械工业，20023 毛臣健. 可编程序控制器应用技术与项目训练. ：西南交通大学，20094 扬长能可编程序控制器基础与应用. ：大学，19975 常斗南可编程序控制器原理、应用、实验. ：机械工业，l9986 省机械研究 S7200可编程序控制器系统手册(上、下)：日川省机械研究20007 俞国亮PLC 原理与应用：清华大学，20058 史宜巧PLC 技术与应用：机械工业，20099 宋建成. PLC控制和应用. ：科学. 2

34、00210 王永华. 现代电气与可编程控制技术. ：航空航天大学，2002 11 明. 工厂电气控制设备. ：机械工业，1998 12 王永华. 现代电气控制与PLC实用技术. ：航天航空大学，200813 凤翼，金沙. 图解西门子S7-200系列PLC应用88例. ：电子工业，200914 忠平. 西门子S7200系列PLC自学手册. ：人民邮电，200815 齐蓉，肖维荣. 可编程计算机控制器技术. ：电子工业，2005附录附录一 系统接线图附录二 系统流程图附录三 系统布置图附录四 接线端子图外文资料翻译1 PLC英文资料1.1 MotivationProgrammable Logic

35、Controllers (PLC), a computing device invented by Richard E. Morley in 1968, have been widely used in industry including manufacturing systems, transportation systems, chemical process facilities, and many others. At that time, the PLC replaced the hardwired logic with soft-wired logic or so-called

36、relay ladder logic (RLL), a programming language visually resembling the hardwired logic, and reduced thereby the configuration time from 6 months down to 6 days Moody and Morley, 1999.Although PC based control has started to come into place, PLC based control will remain the technique to which the

37、majority of industrial applications will adhere due to its higher performance, lower price, and superior reliability in harsh environments. Moreover, according to a study on the PLC market of Frost and Sullivan 1995, an increase of the annual sales volume to 15 million PLCs per year with the hardwar

38、e value of more than 8 billion US dollars has been predicted, though the prices of computing hardware is steadily dropping. The inventor of the PLC, Richard E Morley, fairly considers the PLC market as a 5-billion industry at the present time.Though PLCs are widely used in industrial practice, the p

39、rogramming of PLC based control systems is still very much relying on trial-and-error. Alike software engineering, PLC software design is facing the software dilemma or crisis in a similar way. Morley himself emphasized this aspect most forcefully by indicating Moody and Morley, 1999, p. 110:If hous

40、es were built like software projects, a single woodpecker could destroy civilization.”Particularly, practical problems in PLC programming are to eliminate software bugs and to reduce the maintenance costs of old ladder logic programs. Though the hardware costs of PLCs are dropping continuously, redu

41、cing the scan time of the ladder logic is still an issue in industry so that low-cost PLCs can be used.In general, the productivity in generating PLC is far behind compared to other domains, for instance, VLSI design, where efficient computer aided design tools are in practice. Existent software eng

42、ineering methodologies are not necessarily applicable to the PLC based software design because PLC-programming requires a simultaneous consideration of hardware and software. The software design becomes, thereby, more and more the major cost driver. In many industrial design projects, more than SO0/

43、a of the manpower allocated for the control system design and installation is scheduled for testing and debugging PLC programs Rockwell, 1999.In addition, current PLC based control systems are not properly designed to support the growing demand for flexibility and reconfigurability of manufacturing

44、systems. A further problem, impelling the need for a systematic design methodology, is the increasing software complexity in large-scale projects.1.2 Objective and Significance of the ThesisThe objective of this thesis is to develop a systematic software design methodology for PLC operated automatio

45、n systems. The design methodology involves high-level description based on state transition models that treat automation control systems as discrete event systems, a stepwise design process, and set of design rules providing guidance and measurements to achieve a successful design. The tangible outc

46、ome of this research is to find a way to reduce the uncertainty in managing the control software development process, that is, reducing programming and debugging time and their variation, increasing flexibility of the automation systems, and enabling software reusability through modularity. The goal

47、 is to overcome shortcomings of current programming strategies that are based on the experience of the individual software developer.2 PLC英文资料A systematic approach to designing PLC software can overcome deficiencies in the traditional way of programming manufacturing control systems, and can have wi

48、de ramifications in several industrial applications. Automation control systems are modeled by formal languages or, equivalently, by state machines. Formal representations provide a high-level description of the behavior of the system to be controlled. State machines can be analytically evaluated as

49、 to whether or not they meet the desired goals. Secondly, a state machine description provides a structured representation to convey the logical requirements and constraints such as detailed safety rules. Thirdly, well-defined control systems design outcomes are conducive to automatic code generatio

50、n- An ability to produce control software executable on commercial distinct logic controllers can reduce programming lead-time and labor cost. In particular, the thesis is relevant with respect to the following aspects.Customer-Driven ManufacturingIn modern manufacturing, systems are characterized b

51、y product and process innovation, become customer-driven and thus have to respond quickly to changing system requirements. A major challenge is therefore to provide enabling technologies that can economically reconfigure automation control systems in response to changing needs and new opportunities.

52、 Design and operational knowledge can be reused in real-time, therefore, giving a significant competitive edge in industrial practice.Higher Degree of Design Automation and Software QualityStudies have shown that programming methodologies in automation systems have not been able to match rapid incre

53、ase in use of computing resources. For instance, the programming of PLCs still relies on a conventional programming style with ladder logic diagrams. As a result, the delays and resources in programming are a major stumbling stone for the progress of manufacturing industry. Testing and debugging may

54、 consume over 50% of the manpower allocated for the PLC program design. Standards IEC 60848, 1999; IEC-61131-3, 1993; IEC 61499, 1998; ISO 15745-1, 1999 have been formed to fix and disseminate state-of-the-art design methods, but they normally cannot participate in advancing the knowledge of efficie

55、nt program and system design.A systematic approach will increase the level of design automation through reusing existing software components, and will provide methods to make large-scale system design manageable. Likewise, it will improve software quality and reliability and will be relevant to syst

56、ems high security standards, especially those having hazardous impact on the environment such as airport control, and public railroads.System ComplexityThe software industry is regarded as a performance destructor and complexity generator. Steadily shrinking hardware prices spoils the need for softw

57、are performance in terms of code optimization and efficiency. The result is that massive and less efficient software code on one hand outpaces the gains in hardware performance on the other hand. Secondly, software proliferates into complexity of unmanageable dimensions; software redesign and maintenanc