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(4)Petri网设计法

  1962年，德国的C.A.Petri博士提出了Petri网理论，主要用于并发、离散系统的建模。经过多年的发展，该理论已在复杂PLC程序设计中获得了广泛应用。Petri网包括的两种要素称为位置(S元素)和变迁(T元素)，它们分别表示系统的状态和变化。每个位置所包含的令牌(Token)数可表示出系统状态，通过Token的流动来演变控制触发的规则。基于Petri网设计PLC控制系统时，Petri网理论主要用来构建控制器的逻辑关系，借助于Petri网导出逻辑表达式、从而设计出PLC控制程序。

  下面以自动导向小车运输系统为例，介绍基于Petri网设计PLC控制程序的基本步骤和方法。小车的行走路线如图5-4所示，本系统有2个下料工作站 O1 和 O2，3个上料工作站 I1、I2 和I3。图中圆圈表示的触点用来检测小车在一段路程结束时的状况，小车每到达1个触点，控制系统必须决定是停下等待还是继续行驶为避免撞车，将传送网络划分为若干段，在任意给定时刻，每1段上不能多于1辆小车。在本系统中，假设上料站11向下料站O1供料：上料站12向下料站O2供料;上料站13既可向下料站O1供料，又可向下料站O2供料。从3个上料站发出的小车对同一段路的使用具有竞争性，当2辆小车请求使用时，就产生了竞争。为了避免小车相撞，必须使用并发型设计思想。即在每个触点处，哪辆小车先到达触点，就将下一段路的使用权交给这辆小车，而只有当这辆小车离开这段路后，这段路的使用权才能交给其他的小车。通过在每辆小车上装备转向控制装置，可控制每辆小车在岔路口的转向。

  基于上述思想，构建的自动导向小车运输系统的Petri网如图5-5所示。具有竞争性质的资源，即每一段路备用1个位置元素S来表示，当没有小车在路上行驶时，其S元素内部包含1个Token。图5-5中，1i为第i个上料站上料标志(输入信号);Pji为小车i在j路段上的行驶状况;Sj 为路段j空着的标志;T为小车i离开j路段时的触发标志(输入信号)。图5-5的Petri网模型给出了4种可能的行车顺序：

  H1→O1，12→O2，13→O1，13→O2。系统中不同的小车在不同的路段上可以运行。通过分析所构造的Petri网，可以写出该自动导向系统的逻辑方程：

  由此可得小车的行车输出逻辑为：

  小车1的行车控制输出：OUT11=P11 P13 P15 P16

  小车2的行车控制输出：OUT12=P22 P23 P25 P27

  小车3的行车控制输出：OUT13=P34 P35 P36 P37

  转向输出逻辑为：

  小车1转向控制输出：OUT21=P16

  小车2转向控制输出：OUT22=P26

  小车3转向控制输出：OUT23=P36 P37

  针对具体的PLC编写梯形图时，只需使用具体的软元件替换表达式中的各变量即可写出梯形图。例如，可将上料触点信号11～13分配为X0～X2，路段位置触点信号T1～T7分配为X3～X11，行车控制输出OUTl1～OUT13分配为Y0～Y2，转向控制输出OUT11～OUT13分配为Y3～Y5;Si和Pij用M取代。根据上述逻辑关系，即可写出自动导向小车运输系统的梯形图控制程序。