智能生产线数字化规划与仿真-PDPS工程应用技术基础 课件 项目5 智能生产线工艺过程仿真

智能生产线数字化规划与仿真—PDPS工程应用技术基础项目5智能生产线工艺过程仿真智能生产线的整体工艺流程由多个单独的工艺操作按照一定的逻辑顺序组成，完成单个工艺操作的仿真后，还需要对智能生产线的整体工艺流程进行仿真，整体验证制造方案的可行性，从而进一步优化生产周期和节拍。本项目以智能生产线中常见的多工位工业机器人生产线为例来讲解如何对智能生产线的整体工艺流程进行仿真。了解基于时间和基于事件的仿真运行方式。掌握生产线仿真模式下的仿真方法。掌握传感器和逻辑块在事件仿真中的运用。【项目引入】【学习目标】【教学重点】研判新闻价值，设计并实施采访。【教学难点】掌握采访提问方法。【教学方式】分组讨论；小组代表发言；分组实践。任务5.1基于时间和基于事件的过程仿真任务5.2物料流与传感器的创建任务5.3工艺过程中传感器的使用与逻辑块的编写5.1.1标准模式下机器人智能生产线的仿真5.1.2生产线模式下机器人智能生产线的仿真5.2.1创建物料流5.2.2创建传感器5.3.1传感器信号驱动工艺流程5.3.2逻辑块实现零件计数功能任务5.1

基于时间和基于事件的过程仿真5.1.1标准模式下机器人智能生产线的仿真1.使用标准模式打开工程选择软件主界面File菜单→DisconnectedStudy栏→OpeninStandardMode命令，在弹出的“打开”对话框中找到所要打开的.psz工程项目文件，然后单击“打开”按钮，即可使用标准模式打开PS工程项目。此处打开本书案例中包含所有工艺操作步骤的PS工程项目文件myline.psz。

2.加载生产线工艺操作右击OperationTree窗口中的生产线节点myline，在弹出的快捷菜单中选择SetCurrentOperation命令将其设为当前操作，此时SequenceEditor窗口会加载整个生产线工艺操作myline，它包含了三个工作站的所有工艺操作。3.链接生产线工艺操作按下〈Ctrl〉键同时用鼠标按照工艺顺序依次单击SequenceEditor窗口中myline节点下的三个工作站节点，然后单击SequenceEditor窗口工具栏中的Link按钮将它们链接起来。此时SequenceEditor窗口中甘特图的显示发生变化，三个工作站的工艺操作将会根据链接的顺序串行执行。3.链接生产线工艺操作同理，将三个工作站内部的工艺操作也按照工艺顺序链接起来。4.基于时间的生产线工艺操作仿真单击SequenceEditor窗口工具栏中的PlaysSimulationForward按钮即可开始仿真整个生产线的工艺流程。如需暂停仿真，可以单击SequenceEditor窗口工具栏中的PauseSimulation按钮；如需复位仿真，可以单击SequenceEditor窗口工具栏中的JumpSimulationtoStart按钮；如需调节仿真播放速度，可以用鼠标拖动SequenceEditor窗口工具栏中的SimulationSpeed滑块；如需设定仿真的时间精度，可以在SequenceEditor窗口工具栏中的SimulationTimeInterval微调文本框内设置，通常设定为0.1s以达到仿真精度和仿真速度的平衡。5.1.2生产线模式下机器人智能生产线的仿真1.切换到生产线仿真模式选择软件主界面Home菜单→study栏→LineSimulationMode命令以进入生产线仿真模式，PS软件会弹出警告窗口告知仿真项目没有包含物料流，此处直接单击其Close按钮将其关闭即可。2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真单击SequenceEditor窗口工具栏中的CustomizeColumns按钮，在弹出的CustomizeColumns对话框中，将左侧列表框中的Transition和Running项加入到右侧列表框中来，然后单击OK按钮结束。（1）定制仿真栏目列表。2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真1）查看工艺操作完成信号。选择软件主界面View菜单→ScreenLayout栏→LayoutManager命令组→AdvancedSimulation命令，将软件界面切换到高级仿真布局，然后单击隐藏在软件主窗口左下角的SignalViewer窗口使其展开，在该窗口中可以观察到PS软件为所有工艺操作创建的完成信号。（2）工艺操作启动条件的查看与设置2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真2）工艺操作启动条件设定。单击SequenceEditor窗口中任意一个工艺操作节点，例如flow_partb，然后双击该节点对应的Transition栏中的图标，在弹出的TransitionEditor对话框中单击Common文本框右侧的EditCondition按钮，在新弹出的对话框的文本框中修改carry_partb工艺操作的启动条件。（2）工艺操作启动条件的查看与设置2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真3）工艺操作实际启动条件查看。单击SequenceEditor窗口工具栏中的PlaysSimulationForward按钮再次启动仿真，随即单击SequenceEditor窗口工具栏中的PauseSimulation按钮暂停仿真。此时右击OperationTree窗口中的工艺操作节点，在弹出的快捷菜单中选择OperationStartCondition命令，即可在弹出的OperationStartCondition对话框中查看该操作的实际启动条件是什么。（2）工艺操作启动条件的查看与设置2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真1）创建空操作。单击OperationTree窗口中的工艺操作节点myline，然后择软件主界面Operation菜单→CreateOperation栏→NewOperation命令组→NewNon-SimOperation命令，在弹出的NewNon-SimOperation对话框中，在Name文本框内键入该空操作的名字start，然后单击Scope输入框使其背景变为绿色，再单击OperationTree窗口中的节点myline以输入。最后单击该对话框的OK按钮完成空操作的创建。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真2）链接空操作。在SequenceEditor窗口中，将排在工艺操作树末尾的start空操作拖动到SortStation复合工艺操作之前，然后将SortStation复合工艺操作链接到start空操作之后，此时空操作start成为整个工艺流程的第一步操作。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真3）创建信号。单击隐藏在软件主窗口左下角的SignalViewer窗口使其展开，在SignalViewer窗口工具栏中单击CreateNewSignal按钮，在弹出的New对话框中单击勾选DisplaySignal复选框，然后单击OK按钮完成新建信号。新建的信号出现在SignalViewer窗口列表的末尾，默认名字为DisplaySignal，默认的数据类型为BOOL。单击选中该信号后按下〈F2〉键，将其改名为first。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真4）更改启动条件。在SequenceEditor窗口中双击空操作start所对应的Transition栏中的图标，在弹出的TransitionEditor对话框中单击Common文本框右侧的EditCondition按钮，在新弹出的对话框中的文本框内将SortStation复合工艺操作的启动条件由start_end更改为NOTfirst，更改完毕后单击OK按钮结束条件设定。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真5）设置信号事件。右击SequenceEditor窗口中的SortStation复合工艺操作，在弹出的快捷菜单中选择SignalEvent命令以弹出SignalEvent对话框。在SignalEvent对话框中，单击Signaltogenerate/connect下拉列表框选择first信号，再单击SettoTRUE单选按钮，其余保持默认即可，最后单击OK按钮关闭该对话框。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真6）循环执行工艺流程。修改SortStation复合工艺操作的启动条件，将最后一步工艺操作的完成信号goto_home_end作为SortStation复合工艺操作的启动条件之一，与原有的Notfirst条件进行逻辑或运算即可。（3）生产线工艺操作启动条件修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真1）链接结构更改。按下〈Ctrl〉键同时用鼠标按照工艺顺序依次单击SequenceEditor窗口中myline节点下的三个工作站节点，然后单击SequenceEditor窗口工具栏中的Unlink按钮将它们之间的链接断开，再将三个工作站节点分别链接到起始的空操作start之后，这样整个工艺流程由线性串行架构变成了分支并行架构。（4）生产线工艺流程结构修改2.基于信号事件的生产线工艺操作仿真2）分支条件设置。在SequenceEditor窗口中双击空操作start所对应的Transition栏中的图标，在弹出来的TransitionEditor对话框中,单击Common文本框右侧的EditCondition按钮，然后清空后续操作的启动条件；在操作列表框中分别单击三个复合工艺操作所对应的BranchType栏，在下拉列表框中选择Alternative类型，然后双击对应的Condition栏，在弹出来的对话框中输入该复合工艺操作启动执行所需满足的信号逻辑条件，最后单击OK按钮确认并关闭。（4）生产线工艺流程结构修改任务5.2

物料流与传感器的创建5.2.1创建物料流1.建立物料流选择软件主界面View菜单→ScreenLayout栏→Viewers命令组→MaterialFlowViewer命令以打开MaterialFlowViewer窗口。单击MaterialFlowViewer窗口工具栏上的GenerateMaterialFlowLinks按钮，在弹出的GenerateMaterialFlowLinks对话框中，单击Objects列表的空白行使其背景变为绿色后，在OperationTree窗口中按照工艺流程顺序依次单击每一个实际的工艺操作以输入。1.建立物料流所有实际的工艺操作输入完成后单击OK按钮即可完成物料流的创建，然后单击MaterialFlowViewer窗口工具栏上LayoutDisplay选项区的按钮可以将物料流自动横排或竖排的显示。1.建立物料流在MaterialFlowViewer窗口中右击flow_parta工艺操作方框，在弹出的快捷菜单中单击GenerateAppearances命令即可在ObjectTree窗口中的Appearances节点下生成零件parta。同理，利用flow_partb和flow_partc操作在ObjectTree窗口中的Appearances节点下生成零件partb和零件partc。（1）生成零件Appearance1.建立物料流在MaterialFlowViewer窗口中右击goto_sort工艺操作方框,在弹出的快捷菜单中选择OperationProperties命令以弹出Properties对话框。单击Properties对话框中的Products选项卡，再单击ProductsInstances列表框中的空白条目使其背景变为绿色。（2）关联零件Appearance1.建立物料流（2）关联零件Appearance然后在ObjectTree窗口中的Appearances节点下依次单击parta、partb、partc以输入，完成后单击Properties对话框的“确定”按钮关闭该对话框。关联完毕后在MaterialFlowViewer窗口中的goto_sort工艺操作方框里会出现parta、partb、partc这三个零件。1.建立物料流在OperationTree窗口中右击第一个实际工艺操作节点即goto_sort，在弹出的快捷菜单中选择GenerateAppearances命令以生成零件Appearance，使用重定位命令将他们移动到合适的初始位置，比如工作台。（3）零件Appearance初始定位1.建立物料流当再次在SequenceEditor窗口中重新启动仿真运行时，三个物料零件会首先出现在工作台上，然后随着工艺流程的运转，依次转移到传送带上被传送。5.2.2创建传感器1.创建接近传感器1）创建资源节点。在ObjectTree窗口中单击分拣工作站SortStation节点，选择软件主界面Modeling菜单→Components栏→CreateNewResource命令，在弹出的NewResource对话框中的列表内选择ToolPrototype类型，然后单击OK按钮以在SprayStation节点下新建资源节点，并将新资源节点重命名为proximity_sensor1。（1）创建接近传感器实体1.创建接近传感器（1）创建接近传感器实体2）资源节点中新建球体。在ObjectTree窗口中单击选中proximity_sensor1节点，选择软件主界面Modeling菜单→Geometry栏→Solids选项组→SphereCreation命令组→Createasphere命令，在弹出的CreateSphere对话框中，在Name文本框内键入实体名称sphere1，在Radius微调文本框内键入2，最后单击OK按钮创建一个半径为2mm的球体。1.创建接近传感器3）资源节点内对象可视。单击选中ObjectTree窗口中proximity_sensor1节点下的sphere1节点，然后选择软件主界面Modeling菜单→EntityLevel栏→SetObjecttobePreserved命令以使其保持可显示状态。1.创建接近传感器4）资源节点保存。在ObjectTree窗口中单击proximity_sensor1节点，选择软件主界面Modeling菜单→Scope栏→EndModeling命令，在弹出的SaveComponentAs对话框中将proximity_sensor1资源对象保存在本工程项目所在的ClientSystemRoot目录下。1.创建接近传感器（2）接近传感器创建1）生成零件Appearance。右击ObjectTree窗口中的goto_sort工艺操作节点，在弹出的快捷菜单中单击GenerateAppearances命令以在ObjectTree窗口中的Appearances节点下生成零件Appearance。1.创建接近传感器（2）接近传感器创建2）接近传感器创建设定。选择软件主界面Control菜单→Sensor栏→Sensor命令组→CreateProximitySensor命令，在弹出CreateProximitySensor对话框中，在Name文本框内键入接近传感器的名称proximity_sensor1；单击GraphicRepresentation输入框使其背景变为绿色，然后在ObjectTree窗口中单击proximity_sensor1资源节点作为该接近传感器的载体以输入。1.创建接近传感器（2）接近传感器创建2）单击Objects列表中的空白条目使其背景变为绿色，然后在ObjectTree窗口中单击Appearances节点下的parta作为该接近传感器的检测对象以输入；在DetectionRange微调文本框内键入30以设定该接近传感器的检测距离为30mm；保持NormallyFalseSignal复选框选中不变。最后单击该对话框的OK按钮结束接近传感器的创建。1.创建接近传感器3）接近传感器重定位。在ObjectTree窗口或GraphicViewer窗口中选中球形的接近传感器实体资源，将其重定位到传送带transfer的末端，这样可以使用接近传感器proximity_sensor1来判断零件parta是否已到达传送带末端。（2）接近传感器创建1.创建接近传感器4）接近传感器信号查看。在接近传感器proximity_sensor1创建完毕后，可以在SignalViewer窗口中看到与其同名的逻辑信号proximity_sensor1。每当零件parta距离该接近传感器实体不超过30mm时，proximity_sensor1信号变为1，否则保持为0。（2）接近传感器创建1.创建接近传感器（2）接近传感器创建同理，在传送带末尾相同的位置再创建两个接近传感器proximity_sensor2和proximity_sensor3，用以检测零件partb和零件partc是否到达，它们对应的检测信号分别为proximity_sensor2和proximity_sensor3。由于这些接近传感器的形状大小和所处位置均相同，因而在创建它们时可以选择同一资源节点作为它们的载体。2.创建光电传感器选择软件主界面Control菜单→Sensor栏→Sensor命令组→CreatePhotoelectricSensor命令，在弹出CreatePhotoelectricSensor对话框中，在Name文本框内键入光电传感器的名称light_sensor1；在LensParameters选项区的Diameter和Width微调文本框中分别键入5和2，以设定光电传感器圆柱实体的直径和宽度分别为5mm和宽度为2mm；在BeamParameters选项区的Length微调文本框中键入30，以设定光电传感器的探测长度为30mm；（1）光电传感器创建2.创建光电传感器（1）光电传感器创建单击Objects列表中的空白条目使其背景变为绿色，然后在ObjectTree窗口中单击Appearances节点下的parta作为该光电传感器的检测对象以输入。最后单击该对话框的OK按钮结束接光电传感器的创建。2.创建光电传感器此时ObjectTree窗口中Resource节点下会新增的light_sensor1资源节点，单击选中该节点，选择软件主界面Modeling菜单→Scope栏→EndModeling命令，在弹出的SaveComponentAs对话框中将light_sensor1资源对象保存在本工程项目所在的ClientSystemRoot目录下。（1）光电传感器创建2.创建光电传感器创建光电传感器完成后，在SignalViewer窗口中可以看到其对应的逻辑信号light_sensor1，同时在GraphicViewer窗口中可以观察到有一条黄色线段垂直于光电传感器的圆柱截面向外，该线段代表了光电传感器的检测区域。（1）光电传感器创建2.创建光电传感器（2）光电传感器定位在ObjectTree窗口或GraphicViewer窗口中选中光0电传感器light_sensor1，将其重定位到料架stack中放置零件parta所对应的仓位，并使其光柱指向零件的存放位置。2.创建光电传感器光电传感器light_sensor1重定位完成后，将其与料架stack绑定，以便跟随料架持续检测该料仓中是否存在对应的物料零件。（2）光电传感器定位同理，创建光电传感器light_sensor2和light_sensor3，用于检测旋转料仓上的料架之中是否存在零件partb和零件partc。任务5.3

工艺过程中传感器的使用

与逻辑块的编写5.3.1传感器信号驱动工艺流程1.传感器信号的监控在SequenceEditor窗口中启动仿真运行，观察SimulateionPanel窗口中的传感器信号变化。当上盖parta到达传送带末端时，接近传感器信号proximity_sensor1所对应的Input栏中的图标会由红色变为绿色，代表该信号由0变为1；当上盖parta到达旋转料仓中对应的仓位时，光电传感器信号light_sensor1所对应的Input栏中的图标会由红色变为绿色，代表该信号由0变为1。1.传感器信号的监控按下〈Ctrl〉键同时用鼠标单击选中SignalViewer窗口中的传感器信号light_sensor1和proximity_sensor1，然后单击SimulateionPanel窗口工具栏中的AddSigaltoViewer按钮，将它们添加到SimulateionPanel窗口的列表中以进行监控。1.传感器信号的监控如果需要强制SimulateionPanel窗口中的信号为固定值，可以先单击该信号对应的ForcedValue栏中的图标至所需的颜色，红色代表0，绿色代表1，然后单击勾选该信号对应的Forced栏中的复选框，这样可以将该信号的值强制为ForcedValue栏中指定的值。2.传感器信号的使用接近传感器信号proximity_sensor1为1时表明上盖parta已到达传送带末端，可以启动后续的机器人搬运工艺操作，从而将上盖parta搬运到旋转料仓的对应仓位中。在SequenceEditor窗口中双击flow_parta工艺操作节点所对应的Transition栏中的图标，在弹出来的TransitionEditor对话框中更改后续工艺操作启动条件为proximity_sensor1。（1）接近传感器信号使用2.传感器信号的使用同理，将接近传感器信号proximity_sensor2和proximity_sensor3分别设置为机器人搬运下盖工艺操作carry_partb和机器人搬运芯柱工艺操作carry_partc的启动条件。（1）接近传感器信号使用2.传感器信号的使用（2）光电传感器信号使用在SequenceEditor窗口中双击carry_parta工艺操作节点所对应的Transition栏中的图标，在弹出来的TransitionEditor对话框中更改后续工艺操作启动条件为RE(light_sensor1)。2.传感器信号的使用（2）光电传感器信号使用为防止信号条件保持为1而反复触发后续操作，使用函数RE（X）、FE（X）获取信号的上升沿和下降沿作为后续操作的触发条件，但需要综合考虑前后的影响。2.传感器信号的使用（2）光电传感器信号使用同理，将光电传感器信号light_sensor2的上升沿RE(light_sensor2)设置为传送芯柱工艺操作flow_partc的启动条件。2.传感器信号的使用1）创建信号。类似于first信号的创建，在SignalViewer窗口中创建DisplaySignal类型的布尔信号in_sort、in_install、in_spray。（4）辅助控制信号的使用2）设置信号事件。在机器人分拣工作站的第一个工艺操作开始处增加信号事件，置位in_sort信号为1；在机器人分拣工作站的最后一个工艺操作的结束处增加信号事件，复位in_sort信号为0。同理，在机器人装配工作站和机器人喷涂工作站中设置in_install和in_spray的信号事件。2.传感器信号的使用3）更改启动条件。将flow_partb工艺操作的启动条件更改为RE(light_sensor1)ANDin_sort，以避免后续工艺流程错误启动carry_partb工艺操作；将flow_partc工艺操作的启动条件更改为RE(light_sensor2)ANDin_sort，以避免后续工艺流程错误启动carry_partc工艺操作。（4）辅助控制信号的使用5.3.2逻辑块实现零件计数功能1.逻辑块的创建与设定单击选中ObjectTree窗口中Resources节点下的SortStation节点，然后选择软件主界面Control菜单→Resource栏→CreateLogicResource命令，在弹出的ResourceLogicBehaviorEditor对话框中,根据任务需求依次单击该对话框中的相关选项卡，对创建在SortStation节点下的逻辑块LB进行设定。1.逻辑块的创建与设定在General选项组的Name文本框中键入逻辑块的名称，默认名称为LB，这里更改为counter。（1）Overview选项卡1.逻辑块的创建与设定单击工具栏中的Add按钮，选择BOOL类型的信号变量进行添加。（2）Entries选项卡1.逻辑块的创建与设定此时工具栏下方输入信号变量列表中会出现新增的信号变量，默认名字为entry1。在输入信号变量列表的Name栏中，单击该信号变量的名称，然后将该名称修改为parta_input1。1.逻辑块的创建与设定逻辑块的输入信号变量需要与外部总控PLC的Output信号相连接，单击选中输入信号变量列表中的parta_input1信号变量，然后单击工具栏中的CreateSignal按钮，选择Output类型的信号进行创建。1.逻辑块的创建与设定创建完毕后可以在General选项组的ConnectedSignals列表中看到新创建的外部互连信号counter_parta_input1，它将与逻辑块的输入信号变量parta_input1互连。该信号会同时作为外部总控PLC的Output信号列入SignalViewer窗口的信号列表中。1.逻辑块的创建与设定为方便验证逻辑块的功能，可以单击General选项组的ConnectedSignals