【《自动化立体仓库三维模型系统研究》9500字】

[8]。VS2019VS2019开发层：数据流的读写三维表现层：三维模型UI界面以及模型动作设计PLC控制层：程序控制逻辑设计，实时控制虚拟三维模型PLC系统对共享数据去进行读取操作共享数据区（划定一块系统内存）三维仿真系统对共享数据区进行读写模块操作图2-1信息管理系统结构图2.3总体框架方案本项目使用的软件有Unity、VisualStudio2019编程软件和博途V15版本PLC编程软件，VisualStudio2019编程软件为主要开发软件，设计接口用于PLC与3D模型的实时信息管理，协助两个线程间的信息管理。信息管理系统结构图如图2-1所示。前期工作包含：查询和学习相关论文文献，学习基本的信息管理协议，即学习TCP/IP协议的基本原理，掌握UDP传输协议；学习VisualStudio2019编程软件的使用；学习C#和C++高级开发语言的基本语句；了解掌握和使用共享内存技术。中期工作包含：熟练掌握并运用信息管理原理；使用VisualStudio2019编程软件能够简单实现观测电脑端端口的数据；使用VisualStudio2019编程软件观测PLC数据端口的数据变化；使用VisualStudio2019编程软件观测Unity（自动化立体仓库三维模型）系统的数据传送。后期工作包含：实现PLC与Unity（自动化立体仓库三维模型）系统的实时信息管理，并不断完善程序。2.4本章小结本章对该课题进行了简单概述，介绍了主要使用的软件，以及所涉及到的软件，介绍了总体的设计方案以及各阶段的工作任务安排。根据课题的设计要求，设计了可行性的研究路线对整体的工作进行了安排。

第三章虚拟仿真信息管理系统的系统设计3.1引言现如今网络信息管理技术与计算机技术的快速发展，多种的信息管理方式被应用于第三方软件，实现多平台之间的数据共享。西门子S7-1200系列产品定位在低端的离散自动化系统和独立自动化系统中使用的小型控制器模块,充分考虑了系统、控制器、HMI和软件之间的衔接与整合,满足中小型自动化系统无缝整合与高效协调的需求。该系列PLC具有远程监控、与控制箱内设备连接等符合不同用途的信息管理功能。本项目的虚拟仿真通讯系统设计主要负责对PLC与虚拟三维模型之间数据交换的中间接口的定义，通过该中间件使PLC与虚拟三维模型之间可以实时交换数据，实现PLC对Unity三维模型模块的逻辑控制。3.2信息管理方法和总体设计常用的TCP/IP协议与UDP传输协议并没有被西门子公司所选中，因此西门子S7-1200只能通过C#和C++编程语言和专属的组态软件。专属的组态软件虽程序开发相对简单，但是它的成本高，软件兼容性差等虽然开发简单但软件兼容性要求高、成本高，且WINCC组态软件自身不支持三维模型的组态，因此本文采用成本低且灵活的编程语言进行开发的方式。针对西门子S7-1200系列PLC与上位机信息管理问题，提出了基于C#高级开发语言的西门子S7-l200PLC以太网信息管理的实现方法。利用C#语言的多线程优势，可以实现同时连接多个PLC进行通讯，且系统不会出现反应速度变慢或中断的现象。以太网是用户接入Internet最常见的实现方式,TCP/IP又是Internet采用的协议B9。采用TCP/IP协议一个重要的原因是TCP/IP协议几乎能适应所有的底层信息管理技术。TCP/IP协议从在一个拨号语音网络.上使用到TCP/IP远程分组无线网点与其他Internet网点间TCP/IP信息管理的实现，可见TCP/IP信息管理协议极其灵活，具备连接不同网络的能力。图3-2Socket信息管理流程图Socket一般应用模式：服务器端的Socket(至少需要两个)，一个负责接收客户端连接请求(但不负责与客户端信息管理)，每成功接收到一个客户端的连接便在服务端产生一个对应的负责信息管理的Socket，在接收到客户端连接时创建，为每个连接成功的客户端请求在服务端都创建一个对应的Socket(负责和客户端信息管理)客户端的Socket，客户端Socket必须指定要连接的服务端地址和端口，通过创建一个Socket对象来初始化一个到服务器端的TCP连接。Socket信息管理流程图如图3-2所示。3.3电脑端口数据检测建立首先打开VisualStudio2019编程软件，新建一个Windows窗体应用类项目模板，使用的框架是.NETCore3.1（长期支持）具有良好的兼容性和实用性。打开设计界面，设计如下界面包含监听pc的ip地址输入文本框，端口号输入文本框监听开启按钮，监听状态显示文本框，文本输入框，以及发送按钮。之后进行程序段编写，程序见附录1所示，使用Socket信息管理方法。用户界面设计如图3-3所示。图3-3用户界面设计图使用Win+R快捷键加cmd，通过ipconfig查询pc机的ip地址端口号设固定值50000，在电脑的高级设置中打开telnet服务器，即可通过telnet+ip地址+端口号建立客户端，从而验证服务端是否搭建成功。程序中使用了多次使用了多线程，用于监听客户端和接受数据。监听成功界面如下，证明服务端编写成功。同理，进行客户端编写，客户端代码见附录2Threadth=newThread(Recive);th.IsBackground=true;th.Start(socketSend);初始化多线程队列，用于监听客户端的多次数据读写byte[]buffer=newbyte[1024*1024*2];//实际接受到的有效字节数intr=socketSend.Receive(buffer);if(r==0){break;}stringstr=Encoding.UTF8.GetString(buffer,0,r);ShowMsg(socketSend.RemoteEndPoint+":"+str);将监听到的数据显示出来。在多线程程序中，新创建的线程不能访问UI线程创建的窗口控件,如果需要访问窗口中的控件，可以在窗口构造函数中将CheckForllegalCrossThreadCalls设置为false图3-4服务端图图3-5客户端图3.4对PLC端变量数据进行读写信息管理软件通过与PLC的ip地址连接，达到访问PLC变量数据的效果。首先我们需要查询PLC的ip地址，由此即可和PLC建立连接。PLC的ip查询图如图3-6所示。图3-6PLC的ip地址查询图在对PLC的变量数据进行读写时，在用户界面输入变量的地址即可查询此时的变量值，同时我们可以通过软件对PLC的变量数据进行写入的操作，达到写入PLC数据的目的，这样我们就完成了对PLC变量数据读写的功能了，应用程序将变量数据传送给三维仿真模型，实现简单的信息管理。如图3-11所示。例如我们对PLC梯形图的变量为布尔类型地址为M16.6进行数据读取的时候，我们在软件上写入数据的地址，点击Bool类型读取，就可以从消息栏中观察到应用软件的读取数据为Ture，我们观察到梯形图中变量的值为真，这样就证明我们完成了软件对PLC数据的读取操作。对PLC变量进行读操作结果图如图3-8、3-9、3-10所示。图3-8对PLC变量进行读操作结果图图3-9对PLC一变量进行写操作结果图3.5本章小结本章节主要介绍了程序开发的流程，主要程序段的编写以及作用，在服务端和客户端的框架下采用共享内存的信息管理方式进程，从而实现PLC与Unity（自动化立体仓库三维模型）系统之间进行数据交换，采用TCP协议流式信息管理，较为详细的讲述了整体的设计思路和开发流程。图3-10消息栏提示图

第四章系统调试4.1调试过程及分析在实验室准备好自动化立体仓库的PLC程序和搭建好的自动化立体仓库三维仿真模型，然后我们运行写好的应用软件，输入PLC端的ip地址，使得应用程序与PLC之间建立连接，首先我们先运行简单的程序，用于发现未知的问题。模型运动图如图3-11所示。例如堆垛机在轨道上沿水平方向以水平速度2保持运行。通过实验，我们发现程序能够控制堆垛机进行水平方向的运动，接着我们将整个程序段投入使用，首先选择收取货物，然后选择我们需要进行操作位置的坐标，按下确定，我们发现小车能够正常去从传送带上去收取货物，并将货物存放在指定坐标，从而达到实验结果。图3-11模型运动图4.2设计过程中遇到的问题及解决办法在应用软件初次与PLC建立连接的时候，软件一直和PLC连接失败，尝试了更换PLC的ip地址以及更换使用了所使用的设备后，问题依旧存在，最后在学长的帮助下解决了问题，在连接PLC的时候只需要我们选中PLC的设备，然后在常规设置中的保护连接机制中，选择允许从远方使用信息管理协议访问，问题就迎刃而解了。在调试程序时，当我们关闭应用程序时，应用软件的用户界面会出现卡死以及程序报错的情况。经过与同学的探讨和学长的帮助下，以及不断地实验验证是通过try-catch语句成功解决了所遇到的问题，优化了系统的运行。

第五章总结与展望5.1全文总结本论文从PLC控制技术和虚拟仿真技术出发，实现PLC实时控制仿真系统作业的功能立自动化立体仓库为研究对象，实现用实时的PLC数据有效的对自动化仓库的三维模型系统进行控制，研究了如何开发在两个线程间进项数据传送、接受、回复的中间件模块，和PLC硬件进行实时信息管理的半实物仿真模型系统设计。本文所完成的工作任务如下:1.从论文题目出发，分析了自动化立体仓库虚拟仿真模型的具体要求，进行可行性技术分析，设计总体的设计开发思路流程，给出了工作进度安排。2.了解了自动化立体仓库是如何运作的，即运作体系和设备的工作原理和工艺流程。了解堆垛机取送货物的作业流程。了解西门子S7-1200硬件系统以及TIA博途软件。能够简单地使用TIAPortalV15建立工程，对工程组态软件进行编程，组态和调试。3.了解用于开发游戏的虚拟引擎4的三维虚拟环境，了解unity动画软件的使用，了解UE4平台中模型运动状态的分解以及模型的设、建立、导入unity，并完成unity与VisualStudio2019编程软件的数据实时信息管理，了解三维模型状态变化的过程。4.本课题的亮点和难点是如何实现PLC梯形图实时控制自动化立体仓库三维模型。本人完成了使用VisualStudio2019编程软件对电脑端的数据检测，以及服务器与客户端的搭建，服务器与客户端的双向数据信息管理。感受到了程序的魅力，受到了舍友的鼓舞。开发PLC信息管理端与自动化立体仓库三维模型信息管理端的接口程序设计，采用多线程通过共享内存实现实时信息管理。以及对PLC端梯形图数据的读写模块，以及设计了自动化立体仓库三维模型与共享内存的数据读写机制，实现两部分信息管理接口的设计。5.2工作展望本论文致力于实现PLC实时控制自动化立体仓库三维模型的做任务。今后我希望能更加努力的学习C#语言，VisualStudio2019编程软件十分容易上手，方便使用者编写程序代码,不用编译更快捷的找出程序的bug与问题所在，而且软件在程序出现错误的时候能迅速找出错误的位置，以及解决的多项方案，十分有利于新手程序员对VisualStudio2019编程软件的上手，软件十分棒，而且微软官网即可免费下载使用。PLC的主要作用就是采集和控制。PLC可以将模拟信号、数字信号采集到模块,经过CPU计算和程序控制,输出模拟信号、数字信号控制相应的设备做出动作,达到控制设备满足工艺的目的。PLC早期产品主要是逻辑控制，于取代继电器等设备。现已经发展很成熟，可以取代DCS的大部分功能,功能很强大。可以满足采集控制、通讯等多种功能。完成PLC对三维模型系统的仿真运行，并且将此推广到其他科技文化领域中去。 参考文献[1]邹永新,陈晓莹.基于虚拟现实技术的场景设计可视化建模研究[J].现代电子技术,2021(001):044.[2]穆波,王后能.基于虚拟现实技术的产品设计方案优选方法[J].现代电子技术,2021,44(12):4.[3]高亚骏,倪阳照,汪赟.虚拟现实技术的展示设计创新初探[J].视界观,2022(18).[4]许静.虚拟现实技术在服装设计中的应用研究[J].西部皮革,2022,44(21):3.[5]朱晓博.虚拟现实技术在艺术设计实训教学课程的运用探究[J].文学少年,2021,000(023):P.1-1.[6]王海燕.基于自动化立体仓库系统的实训课程设计——以天津市海河教育园区高职院校的物流管理专业为例[J