智能生產(chǎn)線數(shù)字化規(guī)劃與仿真-PDPS工程應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ) 課件 項(xiàng)目7 智能生產(chǎn)線工藝過程虛擬調(diào)試

智能生產(chǎn)線數(shù)字化規(guī)劃與仿真—PDPS工程應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目7智能生產(chǎn)線工藝過程虛擬調(diào)試智能制造生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開總控PLC的控制，各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備在與總控PLC的信號(hào)交互中完成生產(chǎn)工藝流程。智能制造生產(chǎn)線總控PLC的編程調(diào)試原本需要在生產(chǎn)線實(shí)際硬件設(shè)備安裝就緒后進(jìn)行，而PS軟件使得用戶可以在虛擬環(huán)境中調(diào)試自動(dòng)化控制邏輯和PLC代碼，然后再將其下載到真實(shí)設(shè)備。通過以虛擬方式調(diào)試生產(chǎn)線PLC程序，可以保證生產(chǎn)線的工藝流程能夠達(dá)到預(yù)期，大幅削減生產(chǎn)線的裝調(diào)時(shí)間和成本。了解智能生產(chǎn)線虛擬調(diào)試過程。掌握PS軟件連接外部PLC的方法。掌握PS軟件如何在外部PLC控制下進(jìn)行仿真。【項(xiàng)目引入】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【教學(xué)重點(diǎn)】研判新聞價(jià)值，設(shè)計(jì)并實(shí)施采訪。【教學(xué)難點(diǎn)】掌握采訪提問方法?！窘虒W(xué)方式】分組討論；小組代表發(fā)言；分組實(shí)踐。任務(wù)7.1智能生產(chǎn)線工藝流程虛擬調(diào)試建設(shè)任務(wù)7.2PLC虛擬調(diào)試工程項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)7.3智能生產(chǎn)線虛擬調(diào)試7.1.1工藝操作虛擬調(diào)試啟動(dòng)條件創(chuàng)建7.1.2機(jī)器人多工作路徑虛擬調(diào)試集成7.2.1PLC工程項(xiàng)目創(chuàng)建7.2.2PLC工程項(xiàng)目運(yùn)行7.3.1PS軟件與外部PLC連接設(shè)定7.3.2PS軟件與外部PLC信號(hào)互連任務(wù)7.1

智能生產(chǎn)線工藝流程虛擬調(diào)試建設(shè)7.1.1工藝操作虛擬調(diào)試啟動(dòng)條件創(chuàng)建1.工藝流程修改按下〈Ctrl〉鍵，同時(shí)單擊選中SequenceEditor窗口中相關(guān)聯(lián)的工藝操作，然后單擊SequenceEditor窗口工具欄中的Unlink按鈕，解除所有工藝操作之間的關(guān)聯(lián)。（1）工藝操作解除關(guān)聯(lián)1.工藝流程修改在SequenceEditor窗口或OperationTree窗口中將機(jī)器人裝配工作站和噴涂工作站中重復(fù)的安裝和卸載快換夾爪工藝操作進(jìn)行刪除。（2）刪除重復(fù)工藝操作1.工藝流程修改右擊SequenceEditor窗口中工藝操作甘特圖上代表信號(hào)事件的紅色小塊，在彈出的快捷菜單中選擇Delete命令即可刪除對(duì)應(yīng)的信號(hào)事件。（3）刪除信號(hào)事件2.物料流修改在OperationTree窗口中刪除原有的start操作，然后在myline節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建一個(gè)新的復(fù)合操作命名為material_flow，并在該復(fù)合操作下分別創(chuàng)建名為generate_parts和remove_parts的Non-Sim操作。（1）新建Non-Sim操作2.物料流修改（2）刪除物料零件關(guān)聯(lián)在OperationTree窗口中右擊SortStation節(jié)點(diǎn)下的goto_sort工藝操作，在彈出的快捷菜單中選擇GenerateAppearances命令，從而在ObjectTree窗口中的Appearances節(jié)點(diǎn)下生成零件。然后再次右擊該工藝操作，在彈出的快捷菜單中選擇OperationProperties命令以彈出Properties對(duì)話框，單擊Properties對(duì)話框中的Products選項(xiàng)卡，再依次選中其ProductsInstances列表框中的零件，并按下〈Delete〉鍵將它們?nèi)縿h除。2.物料流修改在OperationTree窗口中右擊material_flow節(jié)點(diǎn)下的generate_parts操作，在彈出的快捷菜單中選擇OperationProperties命令以彈出Properties對(duì)話框，單擊Properties對(duì)話框中的Products選項(xiàng)卡，然后單擊其ProductsInstances列表框中的空白行，使其背景變?yōu)榫G色后，再依次單擊ObjectTree窗口中Appearances節(jié)點(diǎn)下的零件，將它們?nèi)恳来屋斎搿＃?）新增物料零件關(guān)聯(lián)2.物料流修改（4）更改物料流結(jié)構(gòu)

選擇軟件主界面View菜單→ScreenLayout欄→Viewers命令組→MaterialFlowViewer命令以打開MaterialFlowViewer窗口，修改原有的物料流結(jié)構(gòu)，將新建的generate_parts操作和remove_parts加入并鏈接成物料流。3.創(chuàng)建工藝操作啟動(dòng)信號(hào)選擇軟件主界面Control菜單→OperationSignals欄→CreateAllFlowStartSignals命令，為所有的ObjectFlow類型的工藝操作創(chuàng)建啟動(dòng)信號(hào)。新創(chuàng)建的啟動(dòng)信號(hào)都會(huì)在SignalViewer窗口中自動(dòng)列出。（1）創(chuàng)建對(duì)象流工藝操作啟動(dòng)信號(hào)3.創(chuàng)建工藝操作啟動(dòng)信號(hào)在OperationTree窗口中單擊選中DeviceOperation類型的工藝操作，然后選擇軟件主界面Control菜單→OperationSignals欄→CreateDeviceStartSignal命令，為其創(chuàng)建啟動(dòng)信號(hào)。此處可以為goto_sort、goto_install、goto_spray、goto_home這四個(gè)設(shè)備工藝操作創(chuàng)建的啟動(dòng)信號(hào)。（2）創(chuàng)建設(shè)備工藝操作啟動(dòng)信號(hào)3.創(chuàng)建工藝操作啟動(dòng)信號(hào)（3）創(chuàng)建機(jī)器人工藝操作啟動(dòng)信號(hào)在ObjectTree窗口或GraphicViewer窗口中單擊選中機(jī)器人，然后選擇軟件主界面Control菜單→Robot欄→CreateRobotStartSignals命令，為由該機(jī)器人所執(zhí)行的每個(gè)工藝操作創(chuàng)建啟動(dòng)信號(hào)。3.創(chuàng)建工藝操作啟動(dòng)信號(hào)（4）創(chuàng)建Non-Sim工藝操作啟動(dòng)信號(hào)按下〈Ctrl〉鍵，同時(shí)單擊復(fù)選OperationTree窗口中的generate_parts和remove_parts操作，然后選擇軟件主界面Control菜單→OperationSignals欄→CreateNon-SimStartSignal命令，為其創(chuàng)建啟動(dòng)信號(hào)。7.1.2機(jī)器人多工作路徑虛擬調(diào)試集成1.創(chuàng)建機(jī)器人通用操作在OperationTree窗口中單擊選中SortStation節(jié)點(diǎn)，再選擇軟件主界面Operation菜單→CreateOperation欄→NewOperation命令組→NewGenericRoboticOperation命令以新建機(jī)器人通用操作。在彈出的NewGenericRoboticOperation對(duì)話框中，在Name文本框內(nèi)鍵入操作名robot1_main，在Robot下拉列表框內(nèi)選擇robot1，然后單擊該對(duì)話框的OK按鈕完成機(jī)器人通用操作的創(chuàng)建。2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在GraphicViewer窗口中單擊選中機(jī)器人robot1，在彈出的快捷菜單中選擇RoboticProgramInventory命令以彈出RoboticProgramInventory對(duì)話框。（1）創(chuàng)建機(jī)器人操作清單程序2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置單擊RoboticProgramInventory對(duì)話框工具欄上的CreateNewProgram按鈕，在彈出的對(duì)話框中，Name文本框內(nèi)鍵入機(jī)器人操作清單程序名稱robot1_Program，Robot下拉列表框內(nèi)選擇robot1，然后單擊OK按鈕以完成機(jī)器人robot1的操作清單程序創(chuàng)建。（1）創(chuàng)建機(jī)器人操作清單程序2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在RoboticProgramInventory對(duì)話框中，單擊選中程序列表內(nèi)新建好的機(jī)器人操作清單程序robot1_Program，然后單擊工具欄上的SetasDefaultProgram按鈕，將其作為機(jī)器人控制器的默認(rèn)執(zhí)行程序。（2）設(shè)置機(jī)器人默認(rèn)操作清單程序2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在RoboticProgramInventory對(duì)話框中，單擊選中程序列表內(nèi)需要編輯的機(jī)器人操作清單程序robot1_Program，然后單擊工具欄上的OpeninProgramEditor按鈕，將其加載到PathEditor窗口中進(jìn)行編輯。（3）編輯機(jī)器人操作清單程序2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置單擊RoboticProgramInventory對(duì)話框的Close按鈕將其關(guān)閉，然后單擊選中OperationTree窗口中SortStation節(jié)點(diǎn)下的robot1_main操作，再到PathEditor窗口的工具欄上單擊AddOperationtoProgram按鈕，將robot1_main操作添加到機(jī)器人操作清單程序robot1_Program下，并在robot1_main操作對(duì)應(yīng)的Path#欄中鍵入5。這個(gè)號(hào)碼將作為機(jī)器人控制器執(zhí)行robot1_main操作的路徑號(hào)，不得與其他機(jī)器人操作的路徑號(hào)相重復(fù)。2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在PathEditor窗口中單擊robot1_main操作所對(duì)應(yīng)的OLP欄，在彈出的對(duì)話框中單擊其Add按鈕并選擇FreeText命令，將機(jī)器人的主程序代碼以自由文本的形式添加為OLP命令。（4）機(jī)器人主操作OLP命令程序編寫2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在本書案例中，robot1的OLP命令程序如圖所示，幾乎所有的工業(yè)機(jī)器人主程序代碼都使用循環(huán)掃描結(jié)構(gòu)，通過條件分支來選擇調(diào)用機(jī)器人的不同工藝操作。2.機(jī)器人操作清單程序的創(chuàng)建與設(shè)置在GraphicViewer中或ObjectTree窗口中單擊選中機(jī)器人robot1，然后選擇軟件主界面Control菜單→Robot欄→RobotSignals命令以彈出RobotSignals對(duì)話框，在該對(duì)話框中將機(jī)器人主程序代碼中所用到的交互信號(hào)進(jìn)行創(chuàng)建。任務(wù)7.2

PLC虛擬調(diào)試工程項(xiàng)目建設(shè)7.2.1PLC工程項(xiàng)目創(chuàng)建1.PLC程序變量表文件建設(shè)在PS軟件的SignalViewer窗口中單擊其工具欄中的ExporttoExcel按鈕，將當(dāng)前工程項(xiàng)目中的所有信號(hào)導(dǎo)出到Excel文檔中。1.PLC程序變量表文件建設(shè)在導(dǎo)出的Excel文檔中選擇需要與外部總控PLC通訊交互的信號(hào)，將它們的名稱和類型等信息按照TIAPortal軟件所規(guī)定格式，填入到PLC變量表文件中，以便后續(xù)導(dǎo)入到TIAPortal軟件中的PLC工程項(xiàng)目中。2.PLC硬件組態(tài)打開TIAPortal軟件新建工程項(xiàng)目并命名為myline,添加控制器時(shí)選擇S7-1500系列中的CPU1516-3PN/DP類型PLC。（1）添加PLC設(shè)備2.PLC硬件組態(tài)

在PLC的設(shè)備組態(tài)界面中設(shè)定PLC網(wǎng)絡(luò)通訊接口X1的IP地址為192.168.0.159。（2）組態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置2.PLC硬件組態(tài)為了后續(xù)PLC程序的仿真調(diào)試，在TIAPortal軟件的項(xiàng)目樹窗口中右擊myline項(xiàng)目，在彈出的快捷菜單中選擇屬性，然后在彈出的屬性對(duì)話框中單擊保護(hù)選項(xiàng)卡，激活“塊編譯時(shí)支持仿真”選項(xiàng)。（3）組態(tài)仿真設(shè)置2.PLC硬件組態(tài)

為了PLC能與PS軟件交換數(shù)據(jù)，需要在PLC的設(shè)備組態(tài)界面中激活PUT/GET連接機(jī)制。（4）組態(tài)通信設(shè)置2.PLC硬件組態(tài)

如果需要PLC與PS軟件進(jìn)行OPC通訊，則還需要在PLC的設(shè)備組態(tài)界面中激活OPCUA服務(wù)器。（4）組態(tài)通信設(shè)置2.PLC硬件組態(tài) OPCUA服務(wù)器激活后在PLC的設(shè)備組態(tài)界面中為OPCUA選擇所需的運(yùn)行系統(tǒng)許可證。（4）組態(tài)通信設(shè)置3.輸入輸出信號(hào)變量導(dǎo)入在進(jìn)行PLC軟件編程之前，需要建立與PS軟件中的輸入輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的變量。打開PLC變量表，導(dǎo)入事先按照TIAPortal軟件規(guī)定格式所編寫的PLC變量表文件，然后為每一個(gè)變量分配好地址。4.仿真程序編寫外部總控PLC首先輸出robot1_programNumber信號(hào)為5給PS軟件中的機(jī)器人robot1，如果機(jī)器人robot1包含路徑號(hào)為5的機(jī)器人操作，則輸出robot1_mirrorProgramNumber信號(hào)為5反饋給外部總控PLC；如果機(jī)器人robot1不包含路徑號(hào)為5的機(jī)器人操作，則robot1_mirrorProgramNumber信號(hào)會(huì)保持為0且robot1_errorProgramNumber信號(hào)置1。編寫樣例如圖所示。（1）機(jī)器人控制4.仿真程序編寫（1）機(jī)器人控制以機(jī)器人為主體的智能制造生產(chǎn)線，其外部總控PLC編程至少應(yīng)包含機(jī)器人控制、智能組件交互控制和工藝流程控制這三個(gè)方面的內(nèi)容。此外，還會(huì)根據(jù)仿真需求為仿真過程中物料零件的正確顯示提供控制邏輯。4.仿真程序編寫機(jī)器人以及智能組件設(shè)備在生產(chǎn)工藝流程中需要通過外部總控PLC交互信號(hào)協(xié)同工作以完成生產(chǎn)任務(wù)。編寫樣例如圖所示。（2）智能生產(chǎn)設(shè)備交互控制4.仿真程序編寫生產(chǎn)線工藝流程中的每一個(gè)工藝操作都由外部總控PLC輸出對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)信號(hào)來控制它們的啟動(dòng)運(yùn)行。編寫樣例如圖所示。（3）工藝流程控制4.仿真程序編寫對(duì)于物料零件在工藝流程中顯示控制，一般通過生產(chǎn)線總控邏輯適時(shí)啟動(dòng)Non-Sim操作以控制物料流的流轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。編寫樣例如圖所示。（4）物料零件顯示控制7.2.2PLC工程項(xiàng)目運(yùn)行1.虛擬PLC設(shè)置外部總控PLC程序編寫完成后，可以采用虛擬仿真的方式運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)軟件在環(huán)調(diào)試。打開S7-PLCSIMAdvanced軟件控制面板，對(duì)虛擬PLC進(jìn)行設(shè)置。2.PLC工程下載下載時(shí)選擇PG/PC接口應(yīng)選擇虛擬網(wǎng)卡，即SiemensPLCSIMVirtualEthernetAdapter。任務(wù)7.3

智能生產(chǎn)線虛擬調(diào)試7.3.1PS軟件與外部PLC連接設(shè)定1.PS軟件工作模式切換選擇軟件主界面File菜單→Options命令，或是按〈F6〉鍵，打開Options對(duì)話框，在其PLC欄的Simulation選項(xiàng)區(qū)，單擊PLC單選按鈕及其下ExternalConnection選項(xiàng)，將PS軟件的工作模式切換為連接外部PLC模式。2.PS軟件外部連接設(shè)定繼續(xù)單擊ExternalConnection選項(xiàng)下的ConnectionSettings按鈕，在彈出的ConnectionSettings對(duì)話框中單擊Add按鈕，選擇PLCSIMAdvanced選項(xiàng)。（1）PLCSIMAdvanced連接方式設(shè)定2.PS軟件外部連接設(shè)定在彈出的AddPLCSIMAdvanced2.0+Connection對(duì)話框中對(duì)PLCSIMAdvanced連接方式進(jìn)行設(shè)定。（1）PLCSIMAdvanced連接方式設(shè)定2.PS軟件外部連接設(shè)定設(shè)定完畢后單擊該對(duì)話框OK按鈕以完成PLCSIMAdvanced連接創(chuàng)建。在ConnectionSettings對(duì)話框的連接列表中單擊選中master_plc連接，然后單擊連接列表下方的Validate按鈕對(duì)該連接的可用性進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)成功后該連接即可使用。（1）PLCSIMAdvanced連接方式設(shè)定2.PS軟件外部連接設(shè)定在ConnectionSettings對(duì)話框中，單擊Add按鈕選擇OPCUA選項(xiàng)，在彈出的AddOPCUnifiedArchitectureConnection對(duì)話框中，對(duì)OPCUA連接方式進(jìn)行設(shè)定。（2）OPCUA連接方式設(shè)定2.PS軟件外部連接設(shè)定（2）OPCUA連接方式設(shè)定設(shè)定完畢后單擊該對(duì)話