本文關(guān)鍵詞：基于MCD的包裝流水線虛擬仿真及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)機(jī)械制造行業(yè)虛擬仿真及監(jiān)控設(shè)計(jì)的需求,西門(mén)子工業(yè)軟件有限公司根據(jù)目前行業(yè)現(xiàn)狀以及廣泛的市場(chǎng)調(diào)研,提出了機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)(Mechatronics Concept Design,MCD)解決方案,并結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件UG NX開(kāi)發(fā)出了MCD虛擬仿真平臺(tái)。本文基于MCD平臺(tái)進(jìn)行包裝流水線虛擬仿真及監(jiān)控設(shè)計(jì),本文設(shè)計(jì)的流水線系統(tǒng)是虛擬仿真的,但控制系統(tǒng)是實(shí)物的。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基于兩個(gè)目的。一是幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行包裝流水線的設(shè)計(jì),由于MCD平臺(tái)對(duì)包裝流水線虛擬仿真是基于3D平臺(tái)系統(tǒng),因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中可精確地看到流水線中各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)部構(gòu)件以及機(jī)構(gòu)的所有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。二是該系統(tǒng)可用于三維動(dòng)畫(huà)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,MCD在虛擬監(jiān)控方面比傳統(tǒng)視窗控制中心(WinCC)監(jiān)控效果更加清晰直觀,能夠清晰地對(duì)流水線各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤和控制。本文首先對(duì)虛擬仿真及監(jiān)控系統(tǒng)和包裝流水線仿真及監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)進(jìn)行分析與總結(jié),對(duì)西門(mén)子MCD平臺(tái)在包裝流水線上應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出解決方案。然后研究基于MCD的包裝流水線虛擬仿真監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)主要問(wèn)題,即仿真模型設(shè)計(jì)和模型監(jiān)控設(shè)計(jì)。仿真模型設(shè)計(jì)主要利用產(chǎn)品生命周期管理軟件Team center建立包裝流水線的需求、功能、邏輯模型結(jié)構(gòu),在MCD平臺(tái)上根據(jù)實(shí)際流水線的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景,進(jìn)行模型的建立、物理屬性及運(yùn)動(dòng)屬性的定義。為了能夠?qū)崿F(xiàn)模型與硬件數(shù)據(jù)交互進(jìn)而完成監(jiān)控的目的,在模型構(gòu)建過(guò)程中,本文沒(méi)有采用傳統(tǒng)的堆積方式建立模型,而是提出運(yùn)用草圖拉伸方式優(yōu)化模型,通過(guò)對(duì)碰撞體與剛體的合理選取,對(duì)流水線模型進(jìn)行物理屬性的改進(jìn);通過(guò)運(yùn)用基于事件的仿真序列重新定義運(yùn)動(dòng)屬性。模型監(jiān)控設(shè)計(jì)主要利用MCD平臺(tái)提供的軟件接口完成對(duì)包裝流水線虛擬仿真系統(tǒng)和實(shí)際的PLC軟硬件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流水線的監(jiān)控。目前MCD與PLC進(jìn)行通信過(guò)程中尚不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整交互,本文在總結(jié)MCD虛擬仿真平臺(tái)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出運(yùn)用XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬仿真模型與PLC輸入/輸出(I/O)數(shù)據(jù)之間的實(shí)時(shí)交互,在進(jìn)一步利用了OPC server作為MCD與PLC通信橋梁的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了MCD與PLC的數(shù)據(jù)交換。本文最后對(duì)設(shè)計(jì)完成的包裝流水線仿真及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試,測(cè)試表明了本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是可行并可靠的。
【關(guān)鍵詞】：包裝流水線 MCD 仿真 XML 監(jiān)控
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB486.3;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-14
• 1.1 課題的背景及意義11
• 1.2 虛擬仿真及監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)11-12
• 1.3 包裝流水線仿真及監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-13
• 1.4 本文的工作及章節(jié)安排13-14
• 2 基于MCD的包裝流水線仿真及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案14-24
• 2.1 引言14
• 2.2 需求分析14-15
• 2.3 系統(tǒng)總體解決方案15-19
• 2.3.1 功能設(shè)計(jì)分析15-16
• 2.3.2 邏輯設(shè)計(jì)分析16-17
• 2.3.3 基于MCD的包裝流水線模塊構(gòu)成17-18
• 2.3.4 MCD應(yīng)用到包裝流水線技術(shù)問(wèn)題分析18-19
• 2.4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及組態(tài)19-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 基于MCD的包裝流水線虛擬仿真模型構(gòu)建技術(shù)研究24-31
• 3.1 引言24
• 3.2 模型分析24-25
• 3.3 模型參數(shù)化分析25-26
• 3.4 仿真設(shè)計(jì)26-30
• 3.4.1 物理屬性26
• 3.4.2 運(yùn)動(dòng)屬性26-27
• 3.4.3 仿真序列27-30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 4 基于XML的數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)31-36
• 4.1 引言31
• 4.2 XML與PLC數(shù)據(jù)匹配分析31-33
• 4.3 OPC與PLC連接33-35
• 4.4 本章小結(jié)35-36
• 5 基于MCD的包裝流水線詳細(xì)設(shè)計(jì)36-58
• 5.1 引言36
• 5.2 建立模型36-40
• 5.3 模型參數(shù)化40-43
• 5.4 仿真設(shè)計(jì)43-52
• 5.4.1 物理屬性定義43-46
• 5.4.2 運(yùn)動(dòng)屬性定義46-47
• 5.4.3 仿真序列定義47-52
• 5.5 XML與PLC數(shù)據(jù)匹配52-55
• 5.6 OPC與PLC連接55-56
• 5.7 MCD與PLC通信56-57
• 5.8 本章小結(jié)57-58
• 6 系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證58-61
• 6.1 引言58
• 6.2 仿真測(cè)試58
• 6.3 通信測(cè)試58-60
• 6.3.1 OPC與PLC通信測(cè)試59
• 6.3.2 MCD與PLC通信測(cè)試59-60
• 6.4 監(jiān)控測(cè)試60
• 6.5 本章小結(jié)60-61
• 7 總結(jié)與展望61-63
• 7.1 總結(jié)61
• 7.2 展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄一 模型XML格式輸入輸出數(shù)據(jù)67-78
• 附錄二 模型XML格式地址數(shù)據(jù)78-93
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：721199