生产线数字化设计与仿真 课件 项目九物料分拣生产线虚拟调试

项目九物料分拣生产线虚拟调试目录CONTENTS01供料模块的虚拟调试020304搬运模块的虚拟调试分拣模块的虚拟调试

拓展训练任务一供料模块的虚拟调试1、任务描述物料分拣生产线能够将一批不同材料、不同尺寸的工件进行自动分拣,它由供料模块、搬运模块、分拣模块及实训台组成。本任务通过设置供料模块的NXMCD环境、配置虚拟PLC、编写程序及信号映射,介绍供料模块虚拟调试的一般过程。供料模块主要由推料气缸、料仓及光电传感器组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,工件落入料仓,推料气缸伸出,将工件推送到物料台上,然后自动缩回。2、知识准备-供料模块的功能及流程供料模块将放置在料仓中待分拣的工件推送到物料台上,以便于搬运模块的机械手将其抓取并搬运到传送带上。光电传感器1检测料仓中是否有物料,当料仓中有物料时,对外发出信号。光电传感器2检测物料台上是否有物料,当物料台上有物料时,对外发出信号。推料气缸由单线圈电磁阀控制:当电磁阀得电时,推料气缸伸出,同时将物料推送至物料台上;当电磁阀失电时,推料气缸缩回。系统启动后,若供料模块物料台上没有物料,则推料气缸将物料推送至物料台上,并向系统发出物料台上有物料的信号,当物料被搬运模块机械手取出后,供料模块进行下一次推出物料的操作。3、任务实施步骤1：设置基本机电对象打开“供料模块虚拟调试.prt”模型并进入机电概念设计。打开“刚体”对话框,“选择对象”选择推料气缸的活塞和推块,其他参数选择默认值,将刚体命名为“供料模块_活塞”,依次设置活塞推块碰撞体、物料台表面碰撞体、料仓内表面碰撞体。3、任务实施步骤2：设置运动副和约束打开“基本运动副”对话框，选择“滑动副”，“选择连接体”设置为“供料模块_活塞”，“指定轴矢量”设置为活塞运动方向，滑动副上限设置为“70”，下限设置为“0”，将运动副命名为“推料气缸”。3、任务实施步骤3：设置传感器和执行器打开“位置控制”对话框,“选择对象”选择推料气缸滑动副,“目标”设置为0,“速度”设置为70,将此执行器命名为“推料气缸控制”,并设定料仓有料传感器、物料台有料传感器。3、任务实施步骤4：设置信号适配器打开“信号适配器”对话框,添加推料气缸位置、推料气缸位置控制、料仓有料传感器、物料台有料传感器等位置参数。继续添加供料模块推料气缸控制信号、供料模块推料气缸伸出到位信号、供料模块推料气缸缩回到位信号、供料模块料仓有料信号、物料台有料信号等信号。继续添加推料气缸位置控制、供料模块推料气缸伸出到位信号等控制对象的公式,将信号适配器命名为“供料模块控制信号”。3、任务实施步骤5：设置虚拟控制器打开PLCSIMAdvanced3.0软件，在Instancename输入名称S7-1500,PLCtype选择UnspecifiedCPU1500，单击START,如图9-1-14所示，启动虚拟PLC后，PLC状态灯变成黄色或者绿色，IP地址为192.168.0.1，则启动成功。3、任务实施步骤6-9：创建PLC程序在博图软件依次创建项目及添加新设备，创建供料模块控制信号及程序数据以及控制程序。3、任务实施步骤10-11：NXMCD信号和虚拟PLC信号映射步骤10：打开外部信号配置对话框，选择PLCSIMAdv选项卡，单击添加实例标识，选择正在运行的名称为S7-1500实例，这样实例列表中新增S7-1500。在实例信息中，单击更新标记，这样，标记列表中显示在PLC中建立的控制信号，勾选所有需要的信号，单击确定按钮。步骤11：打开信号映射对话框，修改外部信号类型为PLCSIMAdv，外部信号列表显示PLC中建立的5个信号，单击执行自动映射。执行完映射后，在映射的信号列表中显示MCD信号和外部信号的映射关系。单击确定按钮。3、任务实施步骤12：仿真演示单击播放按钮，运行PLC程序和HMI仿真画面，单击HMI“复位”按钮，再次单击“启动”按钮，观察NXMCD界面供料模块模型运转情况以及PLC信号。任务二搬运模块的虚拟调试1、任务描述搬运模块能够将物料台上的待分拣物料搬运至分拣模块的入料口处。搬运模块模型由步进电机和手指气缸、迷你气缸、双轴气缸组成的机械手组成,要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,当物料台上有物料时,机械手将物料台上的物料搬运至分拣模块的入料口上方,当物料台上没有物料时,机械手回到原点。2、知识准备-搬运模块的功能及流程搬运模块主要将放置在物料台上的待分拣物料搬运到传送带上。搬运模块由旋转部件、水平部件、竖直部件及夹爪组成。其中,步进电机转轴和双轴气缸缸体组成旋转部件,双轴气缸活塞、迷你气缸缸体和固定附件组成水平部件,迷你气缸活塞和手指气缸缸体组成竖直部件,这样就构成了一个三轴机械手部件。手指气缸由双线圈电磁阀控制,迷你气缸、双轴气缸由单线圈电磁阀控制。当供料模块物料台有料传感器检测到物料时,系统启动步进电机,使其运行到抓取物料目标位置,由双轴气缸、迷你气缸、手指气缸组成的机械手依次完成伸出、下降、抓取物料流程。待迷你气缸缩回到位后,步进电机再次启动,运行到放置物料目标位置,机械手依次完成下降、松开物料流程,然后迷你气缸缩回。当系统检测到物料台上没有物料时,机械手返回原点进行等待,否则继续执行上述流程。2、知识准备-姿态定义在NXMCD中,姿态定义是针对已有运动副的,为该运动副定义初始姿态,或在不同时间点通过事件触发,使运动副的姿态发生变化。姿态定义也可用于模型对象在初始调试过程中演示运动副的方向和位置。3、任务实施步骤1-2：设置基本机电对象及运动副打开“搬运模块虚拟调试.prt”模型并进入机电概念设计。打开“刚体”对话框,“选择对象”参数选择旋转部件,其他参数选择默认值,将刚体命名为“搬运模块_旋转部件”,搬运模块_水平部件刚体设置，搬运模块_竖直部件刚体设置，旋转部件铰链副设置、水平部件滑动副设置、竖直部件滑动副设置。3、任务实施步骤3-4：设置握爪及执行器打开“位置控制”对话框,“选择对象”选择搬运模块_旋转部件铰链副,“角路径选项”选择“跟踪多圈”,“目标”设置为0,“速度”设置为10,将执行器命名为“搬运模块旋转控制”,搬运模块水平控制设置，搬运模块竖直控制设置。3、任务实施步骤5：设置信号适配器打开“信号适配器”对话框，添加双轴气缸位置、迷你气缸位置、步进电机旋转位置、迷你气缸位置控制等参数。继续添加“步进电机旋转角度”、“搬运模块迷你气缸控制信号”、“搬运模块迷你气缸伸出到位信号”等信号。继续添加“步进电机旋转位置”、“迷你气缸位置控制”、“双轴气缸位置控制”等控制对象的公式，将信号适配器命名为“搬运模块控制信号”。3、任务实施步骤6-8：创建PLC程序在博图软件依次创建项目及添加新设备，创建搬运模块控制信号及程序数据以及控制程序。3、任务实施步骤6-8：创建PLC程序在博图软件依次创建项目及添加新设备，创建搬运模块控制信号及程序数据以及控制程序。3、任务实施步骤9-10：NXMCD信号和虚拟PLC信号映射打开外部信号配置对话框，在实例中，单击已经选择的“S7-1500”实例，在实例信息中，单击更新标记，这样，标记列表中显示在PLC中建立的供料模块、搬运模块控制信号，勾选所有搬运模块控制信号，单击确定按钮。打开信号映射对话框，外部信号表中已经显示建立的MCD信号和导入的外部信号，单击执行自动映射。执行完映射后，在映射的信号列表中显示MCD信号和外部信号的映射关系，单击确定按钮。3、任务实施步骤11：仿真演示单击播放按钮，运行PLC程序和HMI仿真画面，单击HMI“复位”按钮，再次单击“启动”按钮，观察NXMCD界面搬运模块模型运转情况以及PLC信号。任务三分拣模块的虚拟调试1、任务描述分拣模块是物料分拣生产线的最后一个模块,主要将搬运至传送带的不同物料经过检测分别送至相应的物料槽。分拣模块由传送带、三相交流减速电机、旋转气缸、迷你气缸、光纤距离传感器、光电传感器、传送带挡块、物料槽等组成,要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,物料自动从入料口掉落,当检测到不同物料时,迷你气缸、旋转气缸分别动作,推送物料至相应的料槽中。2、知识准备-分拣模块的功能及流程不同材料、不同尺寸的物料经过光电传感器检测后,由执行机构分别推送至相应的物料槽中。分拣模块的传送带由三相交流减速电机驱动,入料口处的光电传感器1用于检测入料口处是否有物料;光电传感器2用于检测物料A,光纤距离传感器用于检测待检物料的高度,并输出检测数据;迷你气缸将物料A推至物料槽1,旋转气缸将物料B推至物料槽2,两气缸均由单线圈电磁阀控制,传送带挡块将余下的物料推至物料槽3。物料A模拟材料与物料B、物料C不同但高度符合标准的物料;物料B和物料C模拟材料符合标准但高度不同的物料。光电传感器1、检测到物料后,传送带启动,将物料导入分拣区,如果光电传感器2检测结果是物料A,则迷你气缸将物料A推至物料槽1,光纤距离传感器负责检测物料B和物料C的高度,如果检测结果是物料B,则旋转气缸将物料B推至物料槽2,物料C被传送带推送至物料槽3。2、知识准备-发送器入口和发送器出口发送器入口使经过的碰撞体转移到端口号相匹配的发送器出口,即使碰撞体发生转移。发送器出口是经过发送器入口的碰撞体的出口,一般与发送器入口成对出现。序号参数名称参数含义1发送器触发器选择对象选择一个碰撞传感器2设置候选当碰撞体与碰撞传感器相撞时，控制是否检测和传输所有碰撞体，或者仅检测选定的碰撞体。端口指定将碰撞体运送到哪个发送器出口，端口编号必须与相应发射器出口指定号码相匹配。3延时发送器入口的响应时间4名称设置发送器入口的名称序号参数名称参数含义1设置指定点指定通过发送器入口传输的碰撞体出现的点指定坐标系指定传输对象出现的坐标系2延时设置与发送器入口端口号匹配的端口号，以确定哪些碰撞体被传输到发射器出口3名称设置发送器出口的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象打开“分拣模块虚拟调试.prt”模型并进入机电概念设计。打开“刚体”对话框,“选择对象”参数选择迷你气缸活塞和挡块,其他参数选择默认值,将刚体命名为“分拣模块_迷你气缸活塞”,单击“确定”按钮,依次设定分拣模块_旋转气缸转轴刚体、设定分拣模块_距离传感器刚体、设定工件刚体、设定工件碰撞体、设定物料槽碰撞体、设定传送带挡块碰撞体、设定旋转气缸碰撞体、设定迷你气缸碰撞体。3、任务实施步骤2-3：设置运动副和约束、执行器、传感器。打开“基本运动副”对话框，选择“固定副”，在刚体参数下，选择连接体为“分拣模块_距离传感器”，其他参数默认，单击“确认”按钮。按照上述方法，依次设定迷你气缸滑动副、设定旋转气缸铰链副、分拣模块旋转气缸控制、设定分拣模块迷你气缸控制、分拣模块传送带。3、任务实施步骤4：设置发送器入口和出口在机械组件中单击“刚体”选项卡下拉菜单,选择“发送器入口”选项卡,弹出“发送器入口”对话框,将“发送器触发器”的“选择对象”设置为分拣模块物料到位传感器,其他参数选择默认,将发送器入口命名为“物料C入口”,单击“确定”按钮。打开“发送器出口”对话框，将“姿势”的指定点设置为“正方形边线中点位置”，其他参数选择默认，将发送器出口命名为“工件C出口”，单击“确认”按钮。3、任务实施步骤4：设置发送器入口和出口在机械组件中单击“刚体”选项卡下拉菜单,选择“发送器入口”选项卡,弹出“发送器入口”对话框,将“发送器触发器”的“选择对象”设置为分拣模块物料到位传感器,其他参数选择默认,将发送器入口命名为“物料C入口”,单击“确定”按钮。打开“发送器出口”对话框，将“姿势”的指定点设置为“正方形边线中点位置”，其他参数选择默认，将发送器出口命名为“工件C出口”，单击“确认”按钮。3、任务实施步骤5：设置信号适配器打开“信号适配器”对话框,添加分拣模块入料口检测传感器、分拣模块光纤距离传感器、分拣模块物料A检测传感器等参数，继续添加分拣模块入料口检测信号、分拣模块光纤检测距离、分拣模块物料A检测信号等信号，继续添加迷你气缸位置控制、旋转气缸位置控制、传送带、分拣模块入料口检测信号等对象的公式,将信号适配器命名为“分拣模块控制信号”。3、任务实施步骤6-8：创建PLC程序在博图软件依次创建项目及添加新设备，创建分拣模块控制信号及程序数据以及控制程序。3、任务实施步骤6-8：创建PLC程序在博图软件依次创建项目及添加新设备，创建分拣模块控制信号及程序数据以及控制程序。3、任务实施步骤9：NXMCD信号和虚拟PLC信号映射打开“外部信号配置”对话框,在实例中,单击任务二中已经选择的S7-1500,在实例信息中,单击“