在间歇式生产过程中,将每一道工序所需物料投入反应釜,经加工操作达到工艺要求后,排出全部产物,再重新投料,进行下一轮的工序。因此,间歇式生产过程具有多批次、间歇式的特点,工序之间可能相互独立,也可能相互依赖,且在操作上是异步并发的。目前的生产市场越来越趋于多品种、小批量和多批次,这就要求生产系统能够灵活、柔性、快速响应市场需求,以保持市场竞争力。间歇式生产过程的优化调度与控制问题自然也成为了亟需解决的热点,在理论研究与实际应用方面都已有丰富的成果积累。如何建立合适有效的一体化模型、实现从优化调度到设计控制指令的快速响应等问题,仍是该领域所面临的一个难题。本文的工作针对这一问题开展研究,主要内容如下:1、基于Petri网对间歇式生产过程建模。Petri网强大的图形表达能力及严谨的数学分析的特点使其可以很好地作为离散事件系统的建模与综合的工具。本文基于组合Petri网的方法,巧妙的构建了多任务多批次的间歇式生产过程的模型,对各个环节分步建模,考虑带时间因素的工艺流程、阀门的开关状态以及阀门的操作约束等多方面因素,综合出间歇式生产过程的全局网,并给出各子网建模算法,该模型改进了Petri网描述结点过多、表示过于复杂的缺点,增加了模型的简洁性,为后续的调度与控制方法研究提供了一个统一的环境。2、优化调度以达到间歇式生产过程耗时最短。分析间歇式生产过程全局网,基于Petri网的演化规则构建间歇式生产过程的最优化模型,采用A~*算法,在满足生产工艺、物料投放以及避免资源冲突等约束条件下,求解出加工时间最短的最优调度策略,并采用Petri网建立基于最优调度策略的策略网,给出建模算法,为控制指令的设计铺垫。3、最优调度策略的控制指令设计。将最优调度策略描述为策略网,策略网形象的描述了间歇式生产过程的最优工艺顺序,根据策略网每个库所的激发条件,列写出每个库所对应的布尔表达式,并且布尔表达式中的所有变量与梯形图程序中的触点或线圈有一一映射的关系,由此得到间歇式生产过程的梯形图程序,探讨并总结出最优调度策略的控制指令自动设计算法。4、利用组态王和可编程逻辑控制器进行联合仿真,验证本文工作的可行性。本文以一个间歇式生产过程为例,详细演示说明本文提出的方法。