基于控制逻辑规则式的皮带运输控制系统研究

张伟伟

摘要：皮带运输系统是一个以传动装置带动输送带运转来运送散件物料的运输设备，其控制系统是一个典型离散事件控制系统和按顺序启停的实时控制系统。文中采用接近自然语言的逻辑规则化语言把系统各种控制转化了逻辑层次的直观描述，明确设备间的逻辑控制关系，优化了皮带运输系统的控制结构。方便了设备操作人员、系统开发人员以及此领域的专家进行系统的维护、修改和开发。

关键词：皮带运输系统；规则化语言；控制逻辑规则表达式；联控运行模式；状态转换

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2012)36-8818-03

皮带运输系统中，为长距离运送物料而采用的多台皮带运输机设备的相互连接组成的皮带运输线，其多台设备的协同统一控制逻辑复杂。为此，采用自定义的逻辑规则描述语言[1]可以使皮带运输系统中的各离散的逻辑控制事件清晰化、高效化，实现系统控制逻辑规则化和简单化。

1 控制逻辑规则表达式

控制逻辑规则表达式，又称逻辑规则式，是在参考了巴科斯-诺尔（BNF范式）和人工智能中信息状态规则式的表示方法，用于对过程控制中逻辑关系的规则化描述[2]。

1.1 控制逻辑规则表达式的定义

1.2 控制逻辑规则表达式的特点

皮带运输系统的规则化描述方法采用控制逻辑规则表达式来表示，其定义了严格的逻辑规则描述语言的语法和语义。特点如下：

1）便于系统维护、修改和升级。

当系统的硬件需要改变或升级时，只要更新规则库，而不必要修改整个系统的程序代码。

2）系统控制逻辑关系描述明晰、易于理解

采用逻辑规则式描述使系统中复杂的逻辑控制关系简单化，程序设计的重心放在了系统控制策略动态描述上。近似自然语言的逻辑规则，提高了层次逻辑关系可读性。有助于编写系统软件工程师和相关技术人员的理解和交流。

3）可通过配套软件生成逻辑规则程序

经精心设计和编写的逻辑规则式，编写简单，接近自然语言。可通过编译器、仿真软件和调试软件对逻辑规则式进行仿真、纠错和编译，最终生成逻辑规则库[4]。这些经过检验后的逻辑规则库可嵌入式系统程序的控制策略或PLC控制程序[5]，由配套的解释程序解释执行。

2 皮带运输系统的控制逻辑规则语言

2.1 系统的状态转换

系统的工作状态反映了整条皮带运输线上的运输情况，包含了系统就绪、系统运行和系统停机三种状态。当系统处于停止状态下，系统首先进行皮带运输线上各设备的模式查询和状态查询，当线上所有设备均被设置为联控运行模式，并为正常状态时，系统进入就绪状态；如有设备存在预警、故障时，系统处于系统停机状态。当系统具备了启动条件处于系统就绪状态时，操作人员可操作系统启动按钮，向尾设备发出逆向开机指令，皮带运输线上各设备按照逆流方向依次进入准运行状态，当逆向开机指令传递到首设备时，首设备开机并向下游设备发送顺向开机指令，在延时一走带时间后，下游相邻皮带机开机，依次传递。

3 总结和展望

随着时代的进步，生产环境负责的限制与生产效率的要求，皮带运输系统的级联化已经非常的普遍。该文以集群式皮带运输机为切入点，将首尾串接的皮带运输机进行规则化语言描述，以便进行有效的逻辑规则控制。但是对多机协同工作的机群式皮带运输系统是一个融合了多种学科、多领域的复杂系统工程。该文只对联控模式下对系统进行了逻辑控制描述，还存在很多值得讨论何进一步深究的地方，而且单机运行模式下的系统控制还有待更深入的研究。虽然我们团队的其他成员已经在逻辑控制规则语言转换为机器可执行语言方面取得了一定的成绩，但还有不足的地方，仍然有待代码的优化和效率方面的提高。

参考文献:

[1] 韩江洪,郑淑丽,陆阳,等.离散事件系统规则化描述方法的研究[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2005,28(9):1081-1084.

[2] 陈海滨.逻辑规则描述语言在汽车车身控制系统中的应用与研究[D].合肥：合肥工业大学,2005.

[3] 李丹丹.港口皮带机传输系统节能技术的研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.

[4] 李桂枝.皮带机群控系统的Petri网建模与规则化描述[D].合肥:合肥工业大学,2011.

[5] 高峰，孙培良.PLC控制系统的Petri网模型研究[J].武汉工业学院学报，2003，22(12):4-6.