昆钢菱铁矿开发利用试验研究及曼弗雷德布鲁科莱里重构控制的机器人制造单元

PAGE昆钢菱铁矿开发利用试验研究【摘要】本文主要介绍了昆钢王家滩菱铁矿焙烧磁选实验室试验的情况，归纳总结出适宜工艺参数，提出了开发利用王家滩菱铁矿的加工方法。【关键词】菱铁矿磁化焙烧磁选回收率1.前言王家滩菱铁矿铁品位为27.82%，有害元素硫的含量较高，伴生元素MgO、Cu含量较高，含有大量的碳酸盐和硅酸盐，磁性弱，采用常规的选矿方法回收效果差；采用磁化焙烧，能使其物相发生转变，产生磁性。本次试验着力于焙烧→选矿的工艺方面进行研究，目的是探索矿物磁性转化适宜的焙烧条件及选矿方法。试验得出，采用磁化焙烧→磁选的方式处理品质较差的王家滩类型的菱铁矿，是开发利用该类矿物的重要途径之一。将焙烧温度控制在800℃2.王家滩菱铁矿物理化学性能2.1王家滩菱铁矿化学性能菱铁矿取于王家滩打矿箐工区，该菱铁矿铁品位较低，为27.82%，SiO2含量较高，为26.78%，S含量较高，为0.80%，属品质较差的菱铁矿。化学成份详见表1。表1王家滩菱铁矿化学成份%矿名TFeSiO2CaOMgOSPAl2O3MnPbZnK2ONa2OCu烧损菱铁矿27.8226.780.394.020.800.0102.281.180.0180.0740.410.0120.2925.772.2王家滩菱铁矿矿相组成王家滩菱铁矿矿相中菱铁矿含量为55.00%，石英含量较高。矿相组成详见表2。表2菱铁矿矿相组成%矿名菱铁矿赤铁矿磁铁矿其它王家滩菱铁矿55.00//石英(40)3.马弗炉焙烧矿磁选管选矿试验焙烧矿磁选管选矿试验的主要目的在于，寻求适合的焙烧温度范围，使经过焙烧后的菱铁矿能获得最大限度的磁性。3.1焙烧方法磁化焙烧试验在马弗炉内进行，焙烧温度为500℃、600℃、700℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃。焙烧时将2kg粒度为20mm～60mm的菱铁矿试样放入自然气氛的马弗炉3.2焙烧矿磁选管试验条件将焙烧处理好的矿进行粗碎、中碎、细磨处理，磁选管试验的入选矿磨矿细度-200目为98.10%、磁场强度为95KA/M。3.3焙烧温度的磁选管选矿试验将经焙烧和磨矿处理的矿放入直径为60mm、长800mm的磁选管中进行分选，（1）500℃时，由于碳酸铁分解不充分，磁性较弱，精矿产率、品位、回收率均较低；（2）600℃时，精矿产率最高，为95.24%，回收率也最高，为95.53%；（3）700℃时，精矿产率为75.34%，回收率为62.68%；（4）900℃时，精矿产率为56.67%，回收率为82.40%；（5）1000℃时精矿产率出现拐点，1000℃、1100℃、1200℃表3焙烧温度试验结果温度磁选管精矿磁选管尾矿∑产率（%）品位（%）回收率（0产率（%）品位（%）回收率（%）产率（%）品位（%）回收率（%）50048.4524.9544.5551.5529.1955.45100.0027.14100.0060095.2437.5295.534.7635.134.47100.0037.41100.0070075.3422.1162.6824.6640.2237.32100.0036.23100.0090056.6753.3282.4043.3314.8917.60100.0036.67100.00100045.3357.8481.5454.6710.8618.46100.0032.16100.00110044.8355.8373.4555.1716.4026.55100.0034.08100.00120049.3252.9287.6750.687.2412.33100.0029.77100.00由以上结果可以得出，在自然气氛条件下，焙烧温度小于500℃时，焙烧后的菱铁矿磁性较弱；600℃以上温度焙烧所获得的菱铁矿具有较强的磁性；焙烧温度超过1000℃后磁选管磁选精矿产率下降，这与发生Fe3O4转变为Fe2O3，即磁性矿物减少有关，所以焙烧温度应控制在600℃4.回转窑焙烧矿磁选试验4.1焙烧方法将20kg粒度为20mm～60mm的菱铁矿放入内径为400mm、长为1200mm的回转窑内焙烧，采用混合煤气燃烧加热，回转窑升温速度10℃/min～15℃/min，回转窑磁化焙烧温度分别设定为700℃、850℃和4.2焙烧矿样的成份三个不同温度条件下焙烧后的菱铁矿，（1）TFe提高到34.73%～37.67%；（2）SiO2含量升高到31.37%～35.80%；（3）S含量从原矿的0.80%降为0.190%～0.659%；（4）S含量随焙烧温度升高而降低。成份见表4。表4三个不同温度下焙烧矿的主要元素含量%焙烧温度TFeSiO2S70037.6731.370.65985035.6134.550.47495034.7335.800.1904.3700℃4.3.1粒度分析700℃焙烧矿-0.450mm～+0.076mm级别的品位较高，+0.900mm和-0.076mm表5700℃粒度（mm）产率（%）品位（%）金属占有率（%）个别累计个别累计+0.90027.27/28.8920.93/-0.900～+0.45026.1453.4138.6126.8147.74-0.450～+0.20020.6174.0243.3623.7471.48-0.200～+0.1258.5782.5943.9910.0181.49-0.125～+0.0972.5185.1042.382.8284.31-0.097～+0.0762.3987.4941.622.6486.95-0.07612.51100.0039.2613.05100.00∑100.00/37.65100.00/4.3.2磨矿细度试验试验采用球磨机进行，磨矿浓度为50.00%，入磨粒度为-2mm。试验采用弱磁选，磁场强度为95.54KA/M。磨矿细度试验得出：-200目为50.00%时的精矿产率和回收率最高，表明铁矿物与脉石在此条件下单体分离较好。结果见表6。表6700℃细度精矿尾矿∑产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%35.0052.8557.1580.2647.1515.7619.74100.0037.64100.0050.0055.8857.4585.5844.1212.2614.42100.0037.51100.0065.0052.1658.0079.9547.8415.8620.05100.0037.84100.0085.0052.9558.0080.9547.0515.3619.05100.0037.94100.004.3.3磨矿细度-200目为50.00%的弱磁一粗一精一扫流程试验根据磨矿细度试验结果进行以下流程试验，试验条件：磨矿细度为50.00%，弱磁粗选的磁场强度与前面相同，精选的磁场强度为79KA/M，扫选磁场强度为114KA/M。焙烧温度为700℃700℃焙烧矿磁选流程试验得出：精选的尾矿品位高达53.70%，说明其中含有部分弱磁性矿物，在低磁场强度下进入尾矿中，可见精选不必要；扫选的精矿品位为53.52%，可以合并为精矿，扫选有必要。结果见表7。表7700℃产品名称产率（%）品位（%）回收率（%）个别累计个别累计精选精矿47.32/58.8674.59/精选尾矿5.5252.8453.707.9482.53扫选精矿6.0458.8853.528.6691.19扫选尾矿41.12100.008.008.81100.00∑100.00/37.34100.00/焙烧矿 焙烧矿100.0037.34 100.0035.96产率%品位%弱磁粗选100.00 弱磁粗选 100.00 回收率%52.8458.3247.1613.83 56.9256.07 43.089.23弱磁精选82.53弱磁扫选17.47 88.7611.24 弱磁扫选47.3258.865.5253.706.0453.5241.128.001.5745.8741.518.0074.597.948.668.81 2.00 9.2458.8857.8391.19精矿尾矿 精矿尾矿图1700℃焙烧矿磁选试验流程图2850℃4.4850℃4.4.1粒度分析850℃焙烧矿粒度分析得出：随着矿粒细度的增加，铁品位在不断提高，说明金属主要分布于-0.45mm的粒级内。结果见表8。表8850℃粒度（mm）产率（%）品位（%）金属占有率（%）个别累计个别累计+0.90039.65/27.3530.31/-0.900～+0.45026.8566.5038.4128.8259.13-0.450～+0.20017.5784.0743.3821.3080.43-0.200～+0.1256.5290.5944.898.1888.61-0.125～+0.0971.7692.3544.542.1990.80-0.097～+0.0761.6393.9844.752.0492.84-0.0766.02100.0042.557.16100.00∑100.00/35.78100.00/4.4.2磨矿细度试验850℃表9850℃细度精矿尾矿∑产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%35.0058.9654.5389.6641.049.0310.34100.0035.86100.0045.0057.2555.6390.3842.757.939.62100.0035.21100.0060.0055.7056.3688.7044.309.0311.30100.0035.39100.0075.0053.3556.5785.7246.6510.7814.28100.0035.21100.0090.0053.0456.6884.4746.9611.7715.53100.0037.94100.00流程试验①焙烧温度为850℃磨矿细度45.00%弱磁一精一扫流程Ⅰ分选条件：流程试验的磨矿细度为45.00%，弱磁粗选的磁场强度为95KA/M，扫选的磁场强度为114KA/M。试验流程Ⅰ见图2。850℃焙烧矿磨矿细度为45.00%的弱磁一精一扫流程Ⅰ试验得出：扫选的精矿品位只有45.87%，离产品质量的要求较远，扫选必要性不大。结果见表10。表10850℃产品名称产率（%）品位（%）回收率（%）个别累计个别累计精选精矿56.92/56.0788.76/扫选精矿1.5758.4945.872.0090.74扫选尾矿41.51100.008.009.24100.00∑100.00/35.96100.00/②磨矿细度为90.00%的弱磁一粗一精一扫流程Ⅱ试验分选条件：粗选磁场强度为95KA/M，精选磁场强度为79KA/M，扫选磁场强度114KA/M。试验流程Ⅱ见图3。从表11中可以看出：当磨矿细度为90.00%时，精选精矿品位比较高，扫选的精矿品位比磨矿细度45.00%也高，用磨矿细度为90.00%的总精矿与磨矿细度为45.00%的粗选精矿相比较，磨矿细度90.00%的精矿品位比磨矿细度45.00%高0.94%，回收率高0.94%，提高的幅度小，采用磨矿细度为45.00%的一次粗选较经济。焙烧矿焙烧矿100.0036.00产率，%品位，% 100.0035.39产率，%品位，%弱磁粗选100.00回收率，% 弱磁粗选 100.00 回收率，%51.3557.0648.6513.80 54.8756.0245.1310.30弱磁精选81.35弱磁扫选18.65 弱磁精选 86.86 13.14弱磁扫选40.6257.9010.7353.73 6.8554.38 51.0456.613.8348.193.6850.2541.456.7565.3316.0210.3541.807.1581.655.21 5.237.9158.2056.74 8.30 54.7256.1845.2810.2691.70 86.88 13.12精矿尾矿 精矿 尾矿图3850℃焙烧矿磁选试验流程Ⅱ 图41000850℃焙烧矿磨矿细度为90.00%的弱磁一粗一精一扫流程Ⅱ试验结果见表11。焙烧温度均为850表11850℃焙烧矿磨矿细度为90.00%弱磁一粗一精一扫流程Ⅱ产品名称产率（%）品位（%）回收率（%）个别累计个别累计精选精矿40.62/57.9065.33/精选尾矿10.7351.3553.7516.0281.35扫选精矿6.8558.2054.3810.3891.70扫选尾矿41.80100.007.158.30100.00∑100.00/36.00100.00/4.5950℃4.5.1粒度分析950℃表12950℃粒度（mm）产率（%）品位（%）金属占有率（%）个别累计个别累计+0.90025.94/28.2320.87/-0.900～+0.45027.3253.2635.2527.4548.32-0.450～+0.20020.9574.2140.3024.0772.39-0.200～+0.1258.7782.9840.9510.2482.63-0.125～+0.0972.0084.9839.492.2584.88-0.097～+0.0762.6687.6438.552.9287.80-0.07612.36100.0034.6512.20100.00∑100.00/35.08100.00/4.5.2磨矿细度试验磨矿条件与前面相同，试验采用弱磁选机，磁场强度为95KA/M。950℃表13950℃细度精矿尾矿∑产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%35.0047.1655.0374.0451.8417.2225.96100.0035.05100.0050.0033.2854.9852.5966.7224.7247.41100.0034.79100.0075.0054.8756.0286.8645.1310.3013.14100.0035.39100.0090.0052.7156.0882.3647.2913.3917.64100.0035.89100.004.5.3磨矿细度为75.00%的弱磁一粗一精一扫流程试验分选条件：流程试验的磨矿细度为75.00%，弱磁粗选的磁场强度为95KA/M，精选磁场强度为79KA/M，扫选的磁场强度为114KA/M。试验流程见图4。950℃表14950℃产品名称产率（%）品位（%）回收率（%）个别累计个别累计精选精矿51.04/56.6181.65/精选尾矿3.8354.8748.195.2186.86扫选精矿3.6858.5550.255.2392.09扫选尾矿41.45100.006.757.91100.00∑100.00/35.39100.00/从图4和表14中可以看出，扫选的精矿品位50.25%，可以合并为精矿。4.6结果分析分别对焙烧后的四个矿样进行选矿试验，样品制备为-2mm。在寻求到较佳磨矿细度的情况下，进行弱磁选流程试验得出：焙烧温度为700℃经磁选的精矿品位较高，而且回收率仅比焙烧温度为950表15四个矿样流程试验结果表温度精矿尾矿∑产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%产率，%品位，%回收率，%70058.8857.8391.1941.128.008.81100.0037.34100.00850℃（流程Ⅰ56.9256.0788.7643.089.2311.24100.0035.96100.00850℃（流程Ⅱ58.2056.7491.7041.807.158.30100.0036.00100.0095054.7256.1886.8844.2810.4913.12100.0035.39100.00为了解四个流程指标所得到的精矿质量，对这四个流程的精矿进行产品检查，四个精矿产品中TFe品位在56.07%～57.83%之间，700℃产品的SiO2含量最低为3.48%，四个精矿的二氧化硅与入选矿相比都有大幅度的降低；经磁选后精矿中硫含量随着温度的升高而降低,脱硫率为53.66%～64.21%，。综合考虑分选指标及产品质量，焙烧温度为700℃～850表16产品化学成份检查结果%焙烧温度TFeSiO2S脱S率70057.833.480.31253.66850℃（流程Ⅰ56.074.050.19958.02850℃（流程Ⅱ56.743.570.20656.5495056.185.080.06864.215.结论5.1菱铁矿在马弗炉内焙烧，焙烧温度为600℃～950℃时，能获得大量具有较强磁性的矿物。采用磁化焙烧5.2菱铁矿在回转窑中经混合煤气加热到700℃～9505.3品质较差的菱铁矿在700℃、850℃和950℃温度下焙烧后，采用弱磁一粗一精一扫选矿流程，均可获得铁品位＞56.00%、SiO2试验研究表明，王家滩类型菱铁矿采用800℃参考文献[1]罗立群，菱铁矿的选矿开发研究与发展前景，《金属矿山》2006（1）。[2]罗良飞，大西沟菱铁矿煤基回转窑磁化焙烧半工业试验，《矿冶工程》200626（02）。曼弗雷德布鲁科莱里重构控制的机器人制造单元DepartmentofManufacturing,ProductionandManagementEngineering,Universita`diPalermo,VialedelleScienze,90128,Palermo,ItalyReceived11December2003;receivedinrevisedform19July2005;accepted6August2005摘要本文研究领域是制造系统控制。该处理的主题其实是非常迷人，由于其重要性，无论是在研究或是工业水平它已超过过去几十年。另一方面，似乎作者认为，大部分主题所固有的复杂性本身依赖于不同的含义或抽象级，无论是“制造系统”和“控制”可能象征，所提出的研究目的是要面对的话题，对一个具体的方式，即是通过发展控制软件系统的一个具体，虽然容易被广义的机器人的制造单元。两种不同的开发方法，从概念设计到实际执行，一个单元控制系统的介绍和比较。前者的基础上，阶梯逻辑图表，为PLC控制的制造单元；后者的基础上，面向对象的建模和编程技术，为PC机控制的制造单元。分析已进行了内部和外部的考虑要求，制造系统，主要是驱动当代工业的需要，重构控制系统，主要是公认的关键的关键，成功在新时代的大规模定制，2005年Elsevier公司有限公司所有权利保留。关键词：面向对象建模；重构控制；联锁逻辑；基于PLC的控制；基于PC的控制1导言监测和控制计算机集成制造（CIM）系统是一个复杂的，但关键的任务是现代电脑的制造系统已远远落后于可以实现与现有的技术的成本，这种系统往往是投资太高，应该有合理的投资回报就可以开始，只有当所需的系统是保证，主要是所取得的利用控制软件模块的规划，调度，调度，协调，监测和数据分析活动，从低层次的控制角度来看，利用可编程器件的控制机，机器人，和物料装卸系统也是必需的。在这个水平上，控制系统已执行，主要是低层次的协调活动（任务规划活动），如同步的车间设备，如致动器和传感器。考虑对制造单元，控制问题的关注，协调细胞的硬件组件，以实现鉴于任务的计划。在大多数情况下，规划是一个序列控制器控制的I/O变数，利用简单的算法或程序。这些序列和同步控制器通常是在编程的PLC语言或在一个共同的通用编程语言（如任务计划是由PC机），阶梯图（LD）的是最利用建模和编程语言为基于PLC的控制器。他们是非常易于使用的和相对熟悉于人员的同时，奔腾网（PN），国家图表和有限状态机图已广泛应用，初步阶段的控制系统的发展，如规格，设计，核查和绩效评价的离散事件控制系统，尽管他们聘用了基于过程的模型，该模型并不完全对应到控制编程行为[1,2]。据其主要要求是，发展可重构细胞层级的控制软件，这是重构在其基本组成部分的面向对象（OO）建模技术被广泛建议，在科学文献为概念建模阶段的控制软件开发，因为他们以及承认相关的功能软件模块化，快速原型，并重新使用。两个主要的关注尚未出现。首先是关系到巨大的差距，这之间存在着面向对象的概念模型或设计的控制软件和其实际执行的同时，一般用途的编程语言，为基于PC的控制软件，封装，面向对象的特点，肯定是可用的（如C++），关于基于PLC的控制系统，阶梯，图表，举例来说，不包括面向对象的特点。第二个关心的关于无条件需要有一个模拟的环境下，测试的有效运作，新的或重新控制软件。事实上，在两个同步细胞成分不正确之间（一机器人手臂和机床工作台）可能损害细胞无法复原，因此，模拟的环境下，以测试他们odeled和编程控制软件是严格要求，以避免这种不利影响。目的是研究提出了在这方面的文件，主要是侧重于提出一个综合的方法，采用了面向对象的方法，建模，设计，模拟，最后编程控制软件的一个机器人的制造单元在这两个PLC和基于PC的嵌入式控制系统。特别注意已考虑到两个上述的关系。作者提出用统一建模语言（UML）作为工具，用于设计和建模的控制系统本身，而劳工处和C++其实施，分别在PLC和基于PC的嵌入式控制系统。此外，它显示如何使用UML及其活动图更容易使设计和规划阶段，双方在一个PLC和PC的环境。此外，该文件显示，发展一个离散事件仿真平台进行测试，重构控制软件。该文件的结构如下：第2条给出了一个概述了离散控制机器人的制造单元，针对特定的最常用的设计一压痕心理状态的工具。第3条提出的问题的声明而提出的控制系统设计方法论，说明在第4节。第5条提出了制定和实施的方法都PLC的面向劳工处为基础的控制系统和PC为导向的C++基于控制系统。结论及进一步的言论得出的最后一节。2Discrete控制机器人的制造单元任期制造单元也被称为“成组技术的细胞”通常含义的集合，制造业，材料处理，控制和辅助设备都需要制造的特定部分类型或更一般地说，一部份家庭。机器人制造单元通常是一个典型的制造系统的这种类型的和，这取决于制造业的目标，就需要自动化和生产力，它可以组成不同的电话号码和不同种的生产设备（加工站），辅助装置，物料装卸系统（机器人和运输系统），和控制系统（继电器，PLC的，个人电脑等）。特别是，细胞控制系统结构主要依赖于结构与配置的细胞本身。作为一个例子，如果制造单元组成，许多不同种的设备，及其控制系统，可能需要包括几个硬件装置一样的PLC或PC。另外，根据功能的要求，细胞治的政策，控制软件，可以组成各种模块。举例来说，如果唯一的要求是，同步驱动器和传感器的运行某一特定的任务计划，那么一个简单的程序可以加载到的PLC，控制这两个输入信号源自细胞传感器和输出信号触发细胞器。在另一方面，如果控制系统的需要自动下载的数控加工程序的一部分，从一个数据库，根据资料来源于自动视觉系统的检测，其中部分型进入系统，或者一些错误恢复功能需要，那么这是很明显，控制系统的需要，包括不同的硬件设备和不同的软件模块。通常，他控制系统的软件体系结构的复杂性是与它的硬件配置，即使这并非总是如此鉴于这些考虑，科学文献中并不缺乏研究和建议，各类控制架构（包括硬件和软件）的挑战，依赖于的建议，通用控制系统的建立制造单元。基本上，两个主要类别的方法，提出了单元控制系统的发展可以成为公认的文学。（1）前者涉及的问题的建模和分析控制系统的软件和硬件架构。通常，开始从需求分析，作者提出的控制系统结构对建模工具和标准。面向对象技术[3，4]方法，模式，语文[5]，和奔腾网[6]是毫无疑问的最利用建模的标准，集中控制系统的体系结构，而多系统[7]和IEC标准，如614999[8]，广泛用于分散控制的架构。（2）后者类的方法制造单元控制发展的关注，其低水平的节目。即使在这种情况下，东南非编程的方法很多，主要取决于控制系统的硬件配置说明在什么情况如下。2.1基于PLC的嵌入式控制系统。一个非常传统的方式来控制制造单元是由PLC的设备，互动，每一个开关的其他元素的交流电信号。作为一个例子，它可以触发或停止离散事件对一机床根据阶梯的逻辑，这是执行。在其他换句话说，临立会，不仅控制的基本动，但也同步生产工序之间的许多制造业和辅助要素，也可以可编程。最常见的编程语言的PLC是阶梯逻辑。阶梯逻辑不同，从最常见的通用语言，如C++，作为一个装置导向的程式设计语言。在其基本形式，阶梯逻辑是一个图形代表布尔交换功能的基础上，比喻身体中继系统。一个非常传统的方式来控制制造单元是由PLC的设备，互动，每一个开关的其他元素的交流电信号。作为一个例子，它可以触发或停止离散事件对一机床根据阶梯的逻辑，这是执行。在其他换句话说，临立会，不仅控制的基本动，但也同步生产工序之间的许多制造业和辅助要素，也可以可编程。最常见的编程语言的PLC是阶梯逻辑。阶梯逻辑不同，从最常见的通用语言，如C++，作为一个装置导向的程式设计语言。在其基本形式，阶梯逻辑是一个图形代表布尔交换功能的基础上，比喻身体中继系统。据基于PLC的嵌入式控制系统一侦察CERN的，题目有限，他们的编程语言，主要是处理在文学作品。以下这些方向作者提出模型[1，9]，面向对象的模型[10]，图[11,12]，随后，须自动或手动，改建在阶梯的逻辑。这个预编程阶段是需要的，以便有一个更高的水平模型的控制程序，这是比较容易理解，更容易设计，由于其面向过程的性质，抄录了离散事件运作的制造单元。[13]通过使用面向对象模型沙国图制定了一个虚拟样机环境，以减少所涉及的风险，基于PLC的控制程序，如僵局的问题。此外，专业系统模块[14]和分层网[15]是时所用的附加功能，必须控制程序细胞的任务计划，如错误处理能力。2.2基于PC的嵌入式控制系统在另一方面，在非常最近几年研究人员所面临的问题，控制细胞的编程直接绕过能力有限的PLC与基于PC的控制方法。基于PC的控制环境不争的优势，尊重PLC的环境，特别是关于他们的网络诱因，真正的实时监控和可视化能力，涉及到大量的编程语言，可以实施实时控制软件。然而，在这些环境中的主要问题是要处理的软件和硬件不兼容所带来的来自不同厂商。开放的模块化结构，控制器（omac），由通用汽车和福特汽车煽动，开放式系统环境控制（osec），发达国家内部的机床工业，开放的系统结构控制在自动化系统（osaca），发达国家内部的团队精神三，欧洲项目，是信号的强烈兴趣在这些领域。3问题的声明在以上的做法，发展一个单元控制系统，由于理想水平的抽象，从概念设计，建模，模拟，测试，直到其真正的落实，四个主要的要求，需要加以明确界定。这是这里的问题是所谓的声明。首先需要关注的确定的边界问题，即规格制造系统加以控制，在这种情况下，具体的机器人细胞。第二个要求是相关功能的必要条件，该控制系统应提供，如简单的任务计划运行，或监控，还是错误处理，或监督，或调度，或部分质量的设想，或者，此外，所有这一切。第三个主要的要求，关注的规格的基本性质，该控制系统应该有。这最后的要求，取决于，当然，对第二个要求，并决定对涉及该系统的硬件配置，如集中分布式或分层建筑，就其软件功能，如设备/过程/面向对象或同步/异步程序的执行情况。第四个方面的主要要求的可能性，以测试控制系统之前，其真正的执行。事实上，根据对前两个要求，它可绝对必要的测试正确运行控制软件，以避免损失的关键，在制造系统。没有指明这些要求之前，制定一个控制系统，可能导致的制订，其中一人的任何通用的方法的科学文献，并不一定缺乏。因此，在什么情况如下，这些规定是指定的，并形容。在这样一种方式，建议的方法重构控制软件开发，可以显示更实际的和有益的实际情况而定。此外，这种具体要求，可以很容易推广，相当典型。3.1该系统被控制制造系统的试验台在此范围内审议的文件是一个机器人细胞，而组成，以下组成部分：（1）部分要处理，（2）机器来执行处理，（3）输入和输出站，（4）物料搬运设备和运输转移环部分流入及流出的机器人细胞，（5）一控制装置，如PLC或PC机，执行控制活动，在特别考虑制造单元，在图1，是施陶丁格的物理模型玩具，这是安装在该署的制造，生产和管理，大学工程学巴勒莫。玩具主要共分三机，三传送带（一为每台机器），13轴机器人门户网站，一投入站和一个输出站，以及一些电器及机械传感器和致动器。尤其是3机器配置在一条线的布局和第一个是垂直铣床（vmm），第二个是一个多主轴铣床（msmm），三是横向铣床（HMM）。基本上，机械推推动工作件置于输入车站到加工生产线，尽早为它收到一个开始，将信号从控制系统。传感器检测一块的立场，在前面的三个处理仪器，并根据作品的工作计划输送带停止运行时，正是一块是在前面的权利机，而需要加以处理。一些传感器和致动器相关的每一个机器。例如，多主轴铣床在三动。第一次旋转换刀，以便确定所要求的轧机。第二旋转轴的工作，以执行真正的处理操作。第三个动作，轧机向上和向下在以的立场轧机在与作品才能处理。在同样的方式，例如一台机器，包括一个传感器的必要，使这一进程正确工作。两个传感器检测垂直位置的百万土地一感应器检测的正确方向，主轴后，换刀已旋转。当工作完成一块待处理的由去年的机器，这是发送到输出站。因为他们对O型方向运行的传送带，如果一个工作片的需要，访问两个处理仪器在不同的命令当时的布局配置轴机器人门户网站掌握的部分，在输出站和转口荷载，它在输入站为第二轮。让我们假设一个工作片，应首先访问的第三个机（即，现代商船），然后第一个（即，vmm），在这种情况下，后经过处理，由HMM的，作品必须到输出站，等待机器人的负载和转让，它再次投入站。在这第二次运行转达或将停止该作品在前线的vmm那里将得到处理。3.2控制功能要求图1该机器人的制造单元试验台目的是控制系统，在这种情况下，最简单的运行程序为普通程序的任务计划处决一对夫妇的部分类型的同一组技术的家庭。没有一体化与其他监督控制系统，没有错误处理，没有数据收集功能是必需的。抽象的水平所需的自动化是非常低的，据运作的每一个细胞的组成部分，是带动了一些动，而一些传感器确定其地位。双方执行机构和传感器交换数字信号与控制系统的方式机电继电器。只有机器人的交流与控制系统的类比信号的方式类比编码需要的，以便正确界定的3D机器人定位。协调的每一个部件，为执行任务的计划是驱动异步控制机制，即基于联锁控制。1联锁是一个协调机制的活动，两个或两个以上的设备，以确保行动的一台设备是前完成，明年的设备开始其活动。联锁为基础的控制，而相比之下，基于时间的控制，工程通过调节控制信号回之间来回控制器和控制装置。为了这些目的，两种不同的做法已被发达国家和比较。前者是面向基于PLC的控制，后者是一个基于PC的控制。在其他换句话说，抽象的水平，所需的控制系统，刚好与一个独立的PLC/基于PC的控制系统的上述细胞机器人玩具。控制属性：重构控制尽管序列的统筹能力是首要的要求控制的财产，控制系统也应重构。事实上，使用的硬件和软件僵化的配置可能是一个不易解决，以执行特定制造业的应用。然而，重新界定此类申请，其中包括删除/添加一个或多个子系统的硬件（如处理仪器）或软件子系统（如错误处理模块）将涉及重大的努力，再造系统。控制系统，即使它的表现非常低层次的控制活动，如设备的协调，必须能够重新界定存在的硬件设备，它控制和治理的职能，它执行在一个简单的方法是由被分层结构和模块化设计。面向对象技术的范式，主要是提出并用于软件开发的一般，而且在具体领域的制造系统控制等方面的应用。的特点，这样一个范式是完全适合的应用软件，需要的可重用性，可扩展性，并重新性的软件组件。不过，这是一个问题的事实，面向对象方法广泛使用在第一阶段的建模，控制系统结构，但相当罕见通过当谈到控制软件的执行情况。的确，对于一个复杂的控制系统而言，如大型控制系统的一个CIM系统，那么，面向对象的做法，允许定义其层次结构，并有化的船只在其许多软件模块（如依赖性，汇总，等）[18]。在另一方面，有关低层次的控制软件的实施是很容易理解，对于大部分的生产设备是PLC控制装置PLC的砂可以编程与具体的编程语言（如阶梯逻辑或顺序功能图或指示清单）面向对象编程是不实用，易于实施。这就是为什么在本文中两个不同的控制系统提出了治理的机器人细胞。除了基于PLC的一个，不能包括一种面向对象的编程阶段，基于PC的控制系统已经开发出来，在面向对象的方式从模拟到实际执行由C++程序是，当然，PC机兼容。不过，关于PLC的环境，提出了一种方法，很容易翻译，面向对象的软件设计到劳工处计划。测试控制系统正如已经提到，在实施这项文件，在控制系统的发展有一个无条件地需要一个仿真的环境下，测试的有效运作，新的或重新控制软件。这是更重要的低层次的控制系统，如任务规划和时序，比对高层次的控制模块，控制部分测序或资源分配和就业机会。这不是合理的，事实上，想象测试的一个新课题计划的特定部分的处理序列，由直接负荷控制程序，在PLC或PC和运行到机器人的制造单元。不正确之间的同步两个细胞成分（一机器人手臂和机床工作台）可能损害细胞无法恢复。因此，一个仿真的环境下，以测试建模和编程控制软件是严格要求，以避免这种不利影响。几个商业离散事件的软件平台，甚至特定的仿真等领域的由罗克韦尔软件公司，提供高层次的仿真语言和环境，以模型制造系统的运作和测试制造业的管制政策。尽管如此，他们的仿真语言或图形符号是明显不同，那些用于实时控制，然后是不容易的模型没有考虑到的水平，不精确，控制软件已得到检验。与此相反，该文件显示了如何开始，从概念设计的控制软件，仿真环境可以发展，以测试完全控制软件应然后编程到PLC或PC机为实际控制的机器人细胞。

4控制系统设计在本节中的面向对象控制体系结构的机器人是细胞。而建模原则的指引，可以适用于各种情形的，实际的设计与开发是驱动由具体的要求，控制系统，如本文前面的部分。因此，建议建筑应，然后付诸实践发展的实际控制软件，因为这是表现在下一节。为软件系统设计，UML的（标准的面向对象建模工具软件开发）已用。UML的优势，一个高层次建模工具（如Pn）和能力，很容易翻译，从建模到执行（如劳工处或C++）。此外，由于其面向对象的性质，模块化，可重用性，安德烈配置是保证，在软件设计阶段并在实时控制相[19]。在设计阶段的财产继承和实例，让容易重用的软件对象。在实时控制模块软件允许容易重新控制软件本身，以便管理，在一个低水平控制，硬件，这是必要的获得某一特定水平的反应性。根据该面向对象的范式，在UML的符号，一类对象的特点是一套属性，其价值观，代表其地位，和一套行动，这代表的任务，工人阶级是能够执行。图。二描绘实物机和HMM的及其相关的软件类。通知指出，由于HMM的是一个具体的案件的阶级机，它继承的所有属性和运作的上层阶级机。因此，UML的代表性的HMM的阶级只显示其额外的属性和运作，再加上泛化/专业化之间的关系，它和它的上层阶级。因此，举例来说，HMM可以去前面的去在回到除了标准的过程中工件。图2真正的对象和他们的软件班机“HMM”图3控制系统的类图之后，仿照所有的班，参加该系统，下一步就是要建立网络的班级由代表其层次的依存关系和他们的社团。这样一个网络的班级和他们的关系的船舶，所谓的类图，体现了系统的体系结构。据该机器人细胞试验台而言，其控制结构是代表，在类图报，在图3，在画面较暗的颜色类别的物体，积极参与，无论加工的任务计划，报告。图4为规划任务的执行的序列图在这种环境下，每个对象是负责一组特定的任务，当一个对象，需要一项任务的执行，这是不符合其责任，它发出了一个要求，在形式的邮件，到另一个对象的设计完成的具体任务。考虑到任务计划，处理工作片，其计划的过程中，需要一块待处理的，首先在HMM的，然后在vmm，如本文的最后一段第3.1节。在图4，讯息是必要的，为这样的具体任务，计划执行情况报告是在一个UML序列图。该图显示的信息交流是必要的，使制造单元自动的过程，具体的部分类型。请注意，每封邮件发送对应到执行一项具体运作（即C++方法或劳工处行动）的收件人对象。虽然序列图清楚地表明，该序列的行动所需要的过程中的成就，联锁的逻辑，离散控制系统未能得到执行，没有设计正确的同步事件，活动特点是这样一个过程。在其他换句话说，仍然需要，须在设计上是序列的活动所引发的某些事件和不断变化的对象国。图5报告UML活动图，它代表联锁同步之间的活动由输入站，输送vmm，和vmm班时，工作片进入系统，必须加以处理，在本身vmm。请注意，每个班都对应到一个特定的配置的阶级属性，也就是说，配置/关闭条件的传感器属于物理对象；另一方面，每一个活动，配合特定阶层的运作，即与激活一个具体的致动器的归属感，再次向实物。某一特定班的一个对象触发执行一项具体活动的圆满带来的对象到一个新的国家，这将停止执行这项活动，引发另一次。另外，计时器可以停止活动本身，因为它发生的活动所描绘的深色（见图4）。事实上，在vmm不断处理工作片为指定的期限而不涉及任何传感器检测其停止。这样的活动是基于时间的和联锁免费的。图5活动图的代表联锁逻辑

5控制系统的执行情况正如在前面几节已经提到的，除了制造业的制度本身，主要驱动控制软件的发展，是控制功能要求，其性能和控制系统的硬件配置。根据对这个最后的因素，非常不同的控制软件可以发展。因为十分简单功能的控制系统必须执行在应用程序在这里，一个单一的PLC或PC机，可用于控制制造系统。临立会，或PC机，连接到每一个传感器和致动器的制造系统（通过机电继电器），并提出工作计划运行由一个序列的信号/关交换与这些组件。在什么情况如下，这是说明如何控制软件系统已实施了两个硬件配置。5.1基于PLC的控制系统实施临立会是通常程序与特定的目的，语言或符号。临立会用在这方面的应用是一个西门子S7200及其编程语言第7步是基于经典的阶梯逻辑图。控制逻辑，即执政的执行某一特定的任务计划，应该因此被翻译从UML活动图进入第7步乐谱。图6报告的部分观点的第7步程序已经写入执行任务的计划图5UML活动图。图6部分鉴于劳工处为基础的第7步程序设计联锁逻辑用UML活动图，当然支持的PLC程序员在理解和写作劳工处代码。事实上，由缔：每个对象，以硬体元件（机，机器人等），每一个条件，相关的某一特定国家这一对象的（请注意，关于UML的方面，一个国家对应到一个特定的配置该对象的属性），以输入条件，连接到真正的对象（在劳工处的逻辑，投入条件下，也被称为接触，代表/关闭设备，如开关或继电器），以及每个对象的活动（请注意，在UML的一项活动是与执行的一个具体或一组对象的行动）到输出端的行动（在劳工处的逻辑，输出行动，也被称为负荷，所代表的电机，灯具，报警等），经营者可以控制程序的PLC，只要解释UML活动图到阶梯逻辑图。特别是，图5工作片，目前这个对象被激活。这是代表在网络中一的第7步程序示意图（图6）。当然，联系是物理连接与传感器检测在场的工作片输入到车站，及负载是物理连接与电动机的推手。尽管这个简单的程序，代表了一种简单的方法来翻译UML活动图到劳工处（第7步，在这种情况下）程序，不能说在此期间翻译的面向对象的特点，控制系统设计正在不断，在实施代码。这是作者的意见，最大的缺点，这种控制软件的执行情况，然后，基于PLC控制系统的硬件配置。从来没有少，基于PLC的嵌入式控制系统仍然是最常用的解决方案，,可能是因为劳工处是非常熟悉的店人员谁，必须建造，测试，维护，修理和离散控制系统[21]。这就是为什么，这是很重要的保持有搜索的努力探索这一领域，虽然从许多方面基于PC的解决方案可以透露，以更为乐观。5.2基于PC的控制系统实施而实施的控制代码内的临立会涉及处理与劳工处，当谈到实施的控制代码在一个PC机（装备有I/O卡和相关的硬件提供必要的设备连接到制造单元设备），一般用途的编程语言可以选择，似乎有关偏好（在这方面的应用C++中已选）。在简单的案件中，控制变量，即输入条件和输出行动，是数字的变数，那么控制程序应简单地同步和联锁二元变量根据活动的图表，如之图5。此外，编程阶段的控制软件，主要是简化了用玫瑰C++分析仪（上升企业包理性的），一个软件工具，让设计师能够获得软件的代码生成，从UML模型。最后控制软件组成，两架C++文件，头文件和一个机构的档案。前者包括图书馆所有创造班，他们的属性，业务和关系。后者包含所有班，例如砂的交换讯息，实施方案的任务计划。在C++发生器产生适当的C++类对每一类，在UML模型。标准和用户定义的运作，发电机产生的骨骼肌会员的职能，必须填补了与会员的功能团体。图7显示，骨骼生成的代码为“工人阶级机”。据该重构控制的要求而言，当然，C++实现的控制软件，一定保持面向对象的特点，其UML的设计，制作最好一个基于PC的控制系统方面，基于PLC的一从重构要求的角度。财产的继承和模块化的控制程序（实际代码）便于重新定义的硬件配置的细胞（例如添加或删除工作站）。此外，由于一个控制程序运行的具体任务计划，让我们假设一个新的部分，需要一个新课题，计划需要被加工成该机器人细胞。在控制系统设计，新任务，计划将意味着，不仅重新定义，活动图，利用班'的属性和运作已经确定。与此相反，从编程的角度来看，如果该程序是运行在临立会使用劳工处的语言，整个程序必须重新写，而如果该程序是写在C++语言，是由一个PC机只有C++版本的该活动图，必须重新写。所有的班级宣言砂的定义，可重复使用然而，真正的，两者介绍的方法（PLC和基于PC）的关注，不同的功能要求，这两个办法能完成。事实上，除了协调二元变量，使尽可能简单的任务规划，执行，基于PC的执行很可能包括一些其他功能特点的典型，这种控制系统的做法。特别是，它们是实时的可视化/监测能力，有些例外处理功能，和可能性，以测试控制系统的模拟，才真正落实。5.2.1实时可视化/监测能力利用该商业的公司，公司的工具，C++的建设者，一个典型的Windows应用程序已经制定了从控制软件的设计。具体来说，标准的图形属性和运作已添加到软件班的控制系统，并已获得相关的实际控制属性和运作情况。就这样，每个对象的国家或运作，也激活了一些图形可视化对计算机显示器。图8显示主窗口的控制系统。窗口可视化，在一个真实的时间，时装，地位的所有对象的系统，以及其活动的执行过程中某一特定的任务计划。举例来说，图9展示一瞬时示意图垂直铣床（vmm）的地位和活动。特别是，vmm的地位，所代表的价值观，它的属性（“机在顶部”和“机在底部”）vmm活动所代表的运作，这是暂时执行。在具体的即时时，素描已经采取了，其地位是“机在底部”和运作，这是表演是机是工作。5.2.2网络和例外处理能力另一项重要功能的要求，基于PC的控制系统在这里介绍的是它有能力作出反应，对突发事件，如列的订单。这是人所共知的，在控制系统的硬件和软件的分层架构，例外处理阶段，如错误检测，诊断和恢复，通常是由软件模块的高层次的控制结构。此外，一般来说，错误处理策略是相关的可能性，以改变过程的一部分，路线，以避免座国家由于外判的阶的制造资源及其临时无法访问的情况。这种战略，这是投入运行，通过控制软件模块通常称为无功调度系统，要求制造系统，让某一个路由或重新[22]。一旦无功调度系统的认定一个临时解决办法对发生失控的订购，然后一个新课题，计划要落实到执行的过程中的一部分，新的计划。实时网络和通信与高层次的控制模块和实时性加载新任务的计划所提出的无功调度系统是两个例外处理的关注，涉及低层次的控制模块，负责这项任务的计划执行，作为那些被认为在这文件。当然，这种功能的要求，无法执行，在基于PLC的控制环境，同时可以落实在一个基于PC的环境，作为在一个介绍了在这方面的文件。作为一个例子，图。10显示了监测预警，由于发生错误，在VMM运作。图7骨架代码为工人阶级班机制造业的细胞就会停止运行，直到经营者不检查就修复“VMM”复选框，这将使该系统收回他的行动。同时，如果一个错误的处理程序是由一个高层次的控制模块的控制系统（这种变化在目前的部分过程计划），然后水平低，控制系统要适应这一新的地位，改变目前的工作计划。图11描绘了控制软件的形式，使经营者选拔的新任务的计划，只要选中相应的复选框。图8主窗口的控制程序图9监测垂直铣床图.10错误发生在VMM运作5.2.3控制系统测试鉴于要求中已经提到第3.4，有关模拟/测试阶段的控制系统的发展，混合联锁为基础的和基于时间的控制程序已经实现。在几句话，由于联锁为基础的控制软件的书面C++系统已连接现在与软件班模拟物理传感器和电动机和管治用C++计时器班级实施时间进步机制。在这样通过运行这样的虚拟控制系统，其正确的操作可以可视化和测试，在图形界面已经形容。图11控制软件的形式“创造新的序列”6结论本文介绍了一种研究已进行开发一个控制系统的一个机器人玩具制造单元安装在该部署的制造。巴勒莫大学生产和管理工程，经过初步的分析，研究涉及的硬件和软件，控制系统的设计，然后解决相关方面的问题。两种不同的解决方案已经提出和实施，一个基于PLC和其他基于PC的。关于基于PLC的解决方案，虽然研究表明，面向对象的设计，肯定有利于阶段性规划，但不幸的，它需要相当大的努力和相当长的时间，因此，这不是最好建议，除非制造单元是需要过程的一部分，不同的类型。在这种情况下，其控制系统，固定在其硬件配置，是所谓的运行不同的任务计划，然后翻译成比以前更方便，直接以书面形式写出所有程序。在另一方面，当谈到基于PC的控制系统，笔者认为，面向对象的设计阶段，是因为有些关键的可能性也实施控制软件的一种面向对象的方式，利用一，无论面向对象编程语言。此功能带来了相当大的优势方面，基于PLC的解决方案。事实上，控制软件的面向对象的特点，无论是在设计和编程水平，请允许，正如不同的表现在文学，一件容易的重构控制软件[23,24]。这个重构，这可以被认为是作为的可能性，以加，减，和软件重用的对象，成为重要的两个主要问题。第一个问题是再利用的软件组件在设计阶段的控制软件;第二个方面的管理，在低层次的控制，这是必要的获得某一特定水平。除了作为一个重要的推动者，为侦察数字能够控制，该文件显示，作为基于PC的做法，在控制机器人的制造单元，是适合提供其他重要的功能要求，例如基地-时间可视化/监测，网络一体化，例外处理能力，且易于测试。7认知作者想感谢CarloD’Onofrio,MarioVitrano和MassimilianoPortella所作的贡献，在控制软件编程阶段。意大利外交部，大学和研究所购买该机器人细胞玩具测试床支持用在这方面工作的赠款。

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