适用于多智能体工业电镀线的自适应数字控制架构：基于模块化微控制器的方法 Neboj?a Andrijevi?, Zoran Lovrekovi?, Vladimir ?oki?, Jasmina Peri?i?, Marina Milovanovi?

《Electronics》：Adaptive Digital Control Architecture for Multi-Agent Industrial Electroplating Lines: A Modular Microcontroller-Based Approach Neboj?a Andrijevi?, Zoran Lovrekovi?, Vladimir ?oki?, Jasmina Peri?i? and Marina Milovanovi?

　　

摘要

本文提出了一种用于工业电镀线的确定性嵌入式控制架构。该验证系统包括两个自主移动的载具、18个对齐的工艺位置、共享轨道的移动方式以及冗余的镀液槽组。所提出的控制器通过结合异步有限状态载具执行、等效工艺位置的动态分配、保持停留时间的物料取回机制、分布式热监控以及基于单个ATmega2560芯片的层次化故障保护机制，解决了刚性顺序自动化的局限性。其核心贡献在于将虚拟工艺组和时间FIFO逻辑集成到紧凑的工厂级嵌入式控制器中。这使得无需依赖实时操作系统或计算资源密集型的监控系统，即可实现自适应的镀液槽选择和基于工艺完成的物料取回功能。该架构还包含了预测性预启动验证、运行时软件仲裁、硬件连接的联锁装置、二进制编码的载具定位功能以及分布式1-Wire热测量网络。在以控制器为中心的硬件在环（HIL）环境中对一个包含18个站点的锌电镀线进行了验证测试。在100个批次的时间范围内，所提出的架构将生产周期从1642分钟缩短至1244分钟，吞吐量提高了24.2%。平均载具空闲时间从每批次18.4分钟减少到4.1分钟。镀液槽组的利用率从64%提升至91%，而记录到的瓶颈事件数量从18次减少到2次。这些结果表明，在一个具有代表性的工业HIL环境中，可以在紧凑的嵌入式平台上有效实现自适应、资源感知且具有安全防护层的电镀控制，同时保持停留时间的完整性和控制器级别的安全特性。