随着工业生产规模的扩大以及复杂度的增加,越来越多的控制系统采用分布式的结构,而且近些年来,无线技术在工业领域的应用范围也在不断扩大。在这两种发展趋势下,本文提出分布式自组织顺序控制系统(Distributed Self-organization Sequence Control System,DSSCS),并对其展开深入的探讨和研究。DSSCS利用无线节点的计算、存储和通信资源,以分布式的方式执行顺序控制逻辑,而且能够自动生成控制逻辑,提高了系统的自动化水平,对推动工业自动化的发展具有积极意义。本文中的DSSCS以无线网络为基础,无线传输中的延时和误码会导致系统产生完全错误的控制指令,造成严重后果。因此,需要设计相应的机制降低延时和误码造成的影响,而且还要保证系统的能控性和能稳定性。此外,传统组态方式效率较低而且容易出错,为了提高DSSCS的组态效率,设计一种面向生产过程的控制逻辑自组织生成方式。围绕上述DSSCS实现过程中的关键问题,本文取得如下的理论研究成果和创新点：1.提出了分布式自组织顺序控制系统(DSSCS)。DSSCS没有集中的控制器,控制逻辑完全分散到现场的无线控制节点上,以分布式的方式完成系统的控制任务。此外,系统还能以自组织方式生成控制逻辑,从而无需人工组态就能够自动生成控制逻辑。与传统的顺序控制系统相比,DSSCS具有明显的优点：分布式的系统结构消除了集中故障；使用无线网络传输现场信号节约了大量的线缆；控制逻辑的自组织生成方式提高了组态效率。2.分析无线传输中的延时和误码对DSSCS性能的影响,并设计降低影响的机制。利用确定与随机Petri网和时序Petri网,并引入复合标识对系统进行建模,用随机时间变迁表示无线传输延时,用冲突变迁之间的概率触发表示误码的发生,同时引入时序逻辑公式确定DSSCS中其余冲突变迁的触发条件,使系统能够按照指定的步序进行状态转移。通过建立的模型,分析系统可能出现的状态及其持续时间,判定系统的运行过程是否符合步序要求。针对传输中的误码提出状态限定的方法提高系统正确运行的概率,同时采用偏差补偿方法减小由无线传输延时造成的状态持续时间偏差,并通过仿真试验证明方法的有效性。3.利用布尔控制网络建立DSSCS的控制模型,并引入半张量积得到系统的状态关联矩阵,分析误码和延时对DSSCS能控性和能稳定性的影响。分析过程中,将误码导致传输状态的改变转化为控制节点选择不同的结构矩阵,从而得到不同的系统状态关联矩阵,并且将带延时的系统状态,根据延时的不同分解为不同的状态转移路径。基于系统可能出现的状态关联矩阵以及最长路径的长度,得到DSSCS在误码和延时影响下的能控性和能稳定性判据。在使用半张量积的同时,提出面向生产过程的控制逻辑自组织生成方式,通过面向生产过程的操作,使分散的控制节点自动确定表示控制逻辑的结构矩阵,形成一个有组织、协同控制的顺序控制系统,而且在更换无线节点的过程中,系统也能对分布式控制逻辑进行自动维护。4.在电站化学水处理车间内超滤系统的顺序控制中实现基于无线网络的DSSCS。根据实际生产的要求,构建系统的整体框架,设计无线网络信息共享、控制逻辑自组织生成、分散控制、分层诊断、实时监测功能,并兼顾无线网络的低功耗设计,实现安全、可靠、低功耗的DSSCS。同时,给出无线DI/O模块、基站的软硬件设计原理,并展示了DSSCS在现场的应用情况。