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自動(dòng)化控制任務(wù)合理調(diào)度模型設(shè)計(jì)研究
酒類行業(yè)生產(chǎn)需解決廠區(qū)復(fù)雜設(shè)備管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的多業(yè)務(wù)并發(fā)控制 和設(shè)備手動(dòng)操作，基于PLC編程的DCS模型不能有效支持非現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的邏輯處理、跨業(yè)務(wù)邊界的任務(wù)泛型調(diào)度、非數(shù)控的手動(dòng)操作。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：在大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中，傳統(tǒng)任務(wù)合理調(diào)度模型調(diào)度穩(wěn)定性不好、通信性能較弱。為此，設(shè)計(jì)一種更為有效的大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。所設(shè)計(jì)的模型通過(guò)分析大型電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的任務(wù)調(diào)度性質(zhì)，給出模型“并行分布”和“高度可擴(kuò)展性”的設(shè)計(jì)原則。根據(jù)設(shè)計(jì)原則，將模型中大型電氣設(shè)備的子設(shè)備開(kāi)啟時(shí)間，調(diào)制到早于母設(shè)備的調(diào)度工作開(kāi)始時(shí)間，并通過(guò)約束子設(shè)備適應(yīng)度，獲取到自動(dòng)化控制任務(wù)中最為合理的調(diào)度時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)任務(wù)合理調(diào)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的模型具有調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：大型電氣設(shè)備；自動(dòng)化控制；任務(wù)合理調(diào)度模型；并行分布
引言
隨著國(guó)際自動(dòng)化水平的不斷提升，大型電氣設(shè)備在我國(guó)各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣。在大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中，任務(wù)合理調(diào)度的有序進(jìn)行，是增強(qiáng)大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵[13]。任務(wù)合理調(diào)度問(wèn)題也一直是各國(guó)科研人員研究的難點(diǎn)課題之一，科研人員曾設(shè)計(jì)出一些大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型，但這些模型均存在一定的問(wèn)題，無(wú)法給予大型電氣設(shè)備精準(zhǔn)、高效的自動(dòng)化控制[46]。任務(wù)合理調(diào)度問(wèn)題一直是各國(guó)科研人員研究的難點(diǎn)課題之一，本文設(shè)計(jì)一種調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強(qiáng)的大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。
1大型電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的任務(wù)調(diào)度性質(zhì)分析
大型電氣設(shè)備由一個(gè)母設(shè)備與多個(gè)子設(shè)備組成，其實(shí)質(zhì)是一種異構(gòu)的星型網(wǎng)絡(luò)。在大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中，使用P={P0,P1,,Pi,,PN}表示含有N個(gè)子設(shè)備的大型電氣設(shè)備總集合（i是一個(gè)自然數(shù)，表示隨機(jī)提取的子設(shè)備序列號(hào)，1iN），其中，P0表示大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備，余下的均為子設(shè)備。用l表示大型電氣設(shè)備中母設(shè)備對(duì)子設(shè)備的自動(dòng)化控制通道長(zhǎng)度，那么，大型電氣設(shè)備自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。由圖1可知，大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制任務(wù)全部存儲(chǔ)于母設(shè)備P0中，由于每條子設(shè)備控制通道的長(zhǎng)度l均不相同，因此母設(shè)備P0的自動(dòng)化控制效率處于不斷變化當(dāng)中，這使得任務(wù)合理調(diào)度形成了一種“大面積、分散式”的工作性質(zhì)，這種工作性質(zhì)要求所設(shè)計(jì)的任務(wù)合理調(diào)度模型需要通過(guò)“并行分布”原則給予大型電氣設(shè)備精準(zhǔn)、高效的自動(dòng)化控制。同時(shí)，由于自動(dòng)化控制效率的不同將導(dǎo)致大型電氣設(shè)備中的N個(gè)子設(shè)備，無(wú)法同時(shí)接收到母設(shè)備分配出的自動(dòng)化控制任務(wù)。因此，大型電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中任務(wù)調(diào)度的工作量是隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)，這一性質(zhì)要求所設(shè)計(jì)的任務(wù)合理調(diào)度模型也應(yīng)該擁有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，以維持大型電氣設(shè)備的應(yīng)用性能。
2自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型設(shè)計(jì)
根據(jù)第1節(jié)給出的“并行分布”和“高度可擴(kuò)展性”的設(shè)計(jì)原則，對(duì)大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。假設(shè)大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備獲取到的自動(dòng)化控制任務(wù)調(diào)度順序?yàn)棣?,α2,,αn，（n為自動(dòng)化控制任務(wù)的數(shù)量），將按照上述調(diào)度順序進(jìn)行調(diào)度工作的子設(shè)備設(shè)為Pα1,Pα2,,Pαn，用rα1,rα2,,rαn表示這些子設(shè)備的開(kāi)啟時(shí)間。為了增強(qiáng)所設(shè)計(jì)大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型的通信性能，并同時(shí)獲取優(yōu)異的調(diào)度穩(wěn)定性，規(guī)定子設(shè)備的開(kāi)啟時(shí)間rα1,rα2,,rαn必須早于母設(shè)備調(diào)度工作開(kāi)始時(shí)間wα1,wα2,,wαn，由此設(shè)計(jì)出的任務(wù)合理調(diào)度模型和模型工作流程如圖2、圖3所示。
3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備仿真實(shí)驗(yàn)使用3臺(tái)相同規(guī)格、型號(hào)的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分別寫入本文模型、星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，并對(duì)同一大型電器設(shè)備依次進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。每臺(tái)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備都擁有兩個(gè)通信接口，實(shí)驗(yàn)前，將兩個(gè)通信接口的帶寬范圍分別設(shè)為[0Mb/s，1.5Mb/s]和[1.5Mb/s，3.0Mb/s]。現(xiàn)進(jìn)行三個(gè)任務(wù)合理調(diào)度模型調(diào)度穩(wěn)定性和通信性能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)共計(jì)進(jìn)行6h。
3.2模型調(diào)度穩(wěn)定性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，每隔1h對(duì)三個(gè)系統(tǒng)在兩個(gè)通信接口中的任務(wù)吞吐量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并制成曲線圖，如圖4、圖5所示。在帶寬范圍為[0Mb/s，1.5Mb/s]的通信接口1中，三個(gè)模型的任務(wù)吞吐量曲線波動(dòng)均不明顯，本文模型的任務(wù)吞吐量曲線幾乎為直線狀態(tài)。而在帶寬范圍為[1.5Mb/s，3.0Mb/s]的通信接口2中，星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型的任務(wù)吞吐量曲線波動(dòng)情況明顯變大，并且下降情況嚴(yán)重。而本文模型的任務(wù)吞吐量曲線僅僅存在細(xì)微波動(dòng)，并無(wú)明顯下降，表明本文模型的調(diào)度穩(wěn)定性較好。
3.3模型通信性能驗(yàn)證在大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中，通信性能較強(qiáng)的任務(wù)合理調(diào)度模型不容易受到網(wǎng)絡(luò)入侵的影響，并且傳輸速率更快，是增強(qiáng)大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能的基礎(chǔ)保障。因此，模型通信性能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)每隔1h變換一次網(wǎng)絡(luò)入侵類型，每隔10min記錄下三個(gè)模型在兩個(gè)通信接口中的傳輸速率。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖6、圖7所示。由圖6、圖7可得，在兩個(gè)通信接口中，本文模型在網(wǎng)絡(luò)入侵下的傳輸速率均高于星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，即網(wǎng)絡(luò)入侵對(duì)本文模型的傳輸速率幾乎無(wú)影響，表明本文模型具有通信性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
4結(jié)論
任務(wù)合理調(diào)度問(wèn)題一直是各國(guó)科研人員研究的難點(diǎn)課題之一，本文設(shè)計(jì)一種調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強(qiáng)的大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。本文模型將大型電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制看作一種異構(gòu)星型網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò)中母設(shè)備與子設(shè)備之間工作關(guān)系，獲取任務(wù)調(diào)度中最為合理的調(diào)度時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)任務(wù)合理調(diào)度。將本文模型與兩種傳統(tǒng)的任務(wù)合理調(diào)度模型進(jìn)行性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的模型調(diào)度穩(wěn)定性好，并且通信性能強(qiáng)。
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