[發(fā)明專利]一種自動(dòng)化生產(chǎn)線三維仿真調(diào)試及監(jiān)控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010605896.1
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN111797521A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平慶偉;高創(chuàng);劉明利
• 申請（專利權(quán)）人: 西安精雕精密機(jī)械工程有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G05B17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開了一種自動(dòng)化生產(chǎn)線三維仿真調(diào)試及監(jiān)控方法，首先基于OpenGL仿真軟件對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行仿真建模，得到自動(dòng)化生產(chǎn)線的三維模型；然后基于PLC對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線三維模型進(jìn)行三維仿真調(diào)試；最后PLC采集實(shí)際設(shè)備級(jí)模塊運(yùn)行的實(shí)時(shí)信號(hào)，將運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)信號(hào)反饋給OpenGL仿真軟件，進(jìn)行三維仿真運(yùn)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)修正。使自動(dòng)化生產(chǎn)線的機(jī)械和電氣部分的設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)證能夠并行，項(xiàng)目現(xiàn)場調(diào)試周期縮短，研發(fā)成本降低。自動(dòng)化生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)控依靠三維仿真實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)容量大、立體感強(qiáng)、用戶體驗(yàn)好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)化生產(chǎn)線三維仿真調(diào)試及監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的快速設(shè)計(jì)和合理實(shí)施的需求日益迫切。多品種、小批量及變種變量的生產(chǎn)模式、生產(chǎn)需求的復(fù)雜多樣性、個(gè)性化定制柔性生產(chǎn)線成為現(xiàn)階段生產(chǎn)線的發(fā)展新趨勢。但在產(chǎn)線從前期設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試到中期穩(wěn)定運(yùn)行到后期維護(hù)、優(yōu)化的整個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)鏈中，往往存在下面這些問題：

機(jī)械和電氣部分的設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)證不能并行，導(dǎo)致項(xiàng)目現(xiàn)場調(diào)試周期太長。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)過程中，通常先進(jìn)行整個(gè)機(jī)械部分(機(jī)械設(shè)備、各類治具、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等)的搭建、裝配，機(jī)械部分完成之后，才能將電氣部分的PLC控制程序與機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試過程往往耗時(shí)較長，并且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問題，例如在當(dāng)前的邏輯控制條件下，氣缸沒有運(yùn)動(dòng)到位、某一個(gè)接近開關(guān)的檢測有問題、控制邏輯上的時(shí)序不合理、各個(gè)工序之間信號(hào)傳遞有時(shí)差、治具運(yùn)動(dòng)的連貫性有干涉、甚至在調(diào)試現(xiàn)場出現(xiàn)由于程序不合理，導(dǎo)致設(shè)備和設(shè)備發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)，造成設(shè)備損壞以及妨害人身安全等隱患。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，一方面，機(jī)械部分在前期設(shè)計(jì)階段隱藏的一些靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的地方(比如干涉、碰撞等)在電氣運(yùn)動(dòng)調(diào)試階段才能暴露出來，另一方面，電氣開發(fā)人員編寫的PLC程序正確性在產(chǎn)線設(shè)計(jì)初期機(jī)械裝置不到位的情況下，不能得到很好的驗(yàn)證，僅能依靠開發(fā)人員個(gè)人的能力來保證后期現(xiàn)場產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試的正常進(jìn)度及成果。無論是機(jī)械部分暴露的問題還是電氣部分存在的問題，在后期項(xiàng)目現(xiàn)場調(diào)試階段，都需要不斷地進(jìn)行修正和優(yōu)化，占用大量的時(shí)間、人力、物力，最終導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)線項(xiàng)目研發(fā)成本投入過大、周期拖長、項(xiàng)目進(jìn)度遲緩。目前行業(yè)中暫時(shí)沒有一個(gè)較為合理、有效的方法，來解決自動(dòng)化項(xiàng)目進(jìn)程中機(jī)械和電氣部分的設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)證不能并行的問題。項(xiàng)目往往依靠機(jī)械設(shè)計(jì)人員及電氣開發(fā)人員個(gè)人的前期項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力，來盡量減少項(xiàng)目后期調(diào)試過程中可能遇到的問題。有些三維仿真的方案可供借鑒，但也只處于研發(fā)階段，真正運(yùn)用在項(xiàng)目中的依然很少。

自動(dòng)化生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)控問題。自動(dòng)化生產(chǎn)線在正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，工藝人員需要這些數(shù)據(jù)不時(shí)地查看產(chǎn)線各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否良好，各個(gè)工位的工藝決策、工序安排、節(jié)拍問題是否合理，產(chǎn)線在制品數(shù)量是否正常，有無阻塞或斷料等。傳統(tǒng)的方法是工藝人員必須不定時(shí)或者按照一定的規(guī)律進(jìn)行走查，現(xiàn)場查看、解決產(chǎn)線目前存在的問題，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。現(xiàn)有的工業(yè)現(xiàn)場人機(jī)交互HMI方案多為與PLC交互的觸摸屏、工控組態(tài)軟件、常規(guī)計(jì)算機(jī)上位監(jiān)控軟件、或其他一些大的廠商的專用方法(如西門子公司的WinCC人機(jī)界面系統(tǒng))。不管是采用哪種方法，人機(jī)交互或者監(jiān)控系統(tǒng)界面，都是以二維平面效果展示。第一，二維平面形式展示，同一個(gè)界面內(nèi)的數(shù)據(jù)信息相對(duì)比較單一、數(shù)量也比較少，不能滿足大型產(chǎn)線設(shè)備、動(dòng)態(tài)參數(shù)較多、信息存量較大的實(shí)時(shí)監(jiān)控；第二，二維平面展示在立體感和層次感上非常欠缺，用戶體驗(yàn)及友好型太差。第三、傳統(tǒng)的人機(jī)界面交互系統(tǒng)通常部署在產(chǎn)線現(xiàn)場，采用RS232等通訊效率較低的方式，沒有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控端口，工藝人員需要依靠走查方式確定產(chǎn)線狀態(tài)。