摘 要

随着新一代信息技术与制造的融合应用，各个国家相继提出了各自国家层面的制造发展战略。本文将自动化生产线和PLC为研究对象，借助Demo3D首先进行机器人工作站部分功能的模拟及相应的控制，再通过外部通信的方式将机器人工作站内的数据进行外部监控验证了系统是有效地。同时，这对于工厂制造业的精确模拟与控制有着重要意义。论文主要研究了机器人工作站的工作方式，机器人对于拼图、注塑、焊接等功能的工作方式控制。在PLC方面，就机器人与PLC通信方式与方法进行了研究。根据VS2016平台进行了工作站控制的思路分析。研究结果发现工厂自动化生产线上的ABB机器人与PLC的集成控制对于工厂制造过程有着强大的监督和可以控制的能力，是推动制造业发展的一大重要手段。

关键词：机器人；PLC；Demo3D；集成控制系统

Abstract

With the integration and application of new generation information technology and manufacturing, each country has put forward its own manufacturing development strategy at the national level. In this paper, the automatic production line and PLC are taken as the research object. With the help of demo3d, the function simulation and corresponding control of the robot workstation are carried out firstly, and then the data in the robot workstation are monitored externally by means of external soft communication to verify that the system is effective. At the same time, it is of great significance for the precise simulation and control of the factory manufacturing industry. This paper mainly studies the working mode of robot workstation, and the control of robot's working mode for jigsaw, injection molding, welding and other functions. In the aspect of PLC, the communication mode and method between robot and PLC are studied. According to the vs2016 platform, the workstation is controlled. The research results show that the integrated control of ABB Robot and PLC in the factory automation production line has strong supervision and control ability for the factory manufacturing process, which is an important means to promote the development of manufacturing industry.

Key Words：Robot；PLC；Demo3d；Integrated control system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 数字孪生技术 1

1.2 机器人与虚拟仿真发展及研究现状 1

1.2.1机器人的发展现状 1

1.2.2 虚拟仿真的发展现状 2

1.3 课题研究的基本内容及意义 2

1.3.1 课题研究的基本内容 2

1.3.2 课题研究意义 3

第2章 目标及总体设计 4

2.1 本次课题目标 4

2.2 总体设计 4

2.3 本章小结 5

第3章 虚拟模块系统设计 6

3.1 引言 6

3.2 机器人工作站原理 6

3.2.1 机械臂运动 6

3.2.2 工作站功能 7

3.3 机器人工作站设计 7

3.4 本章小结 11

第4章 虚拟功能独立 12

4.1 引言 12

4.2 VS与WPF 12

4.2.1 VS软件 12

4.2.2 WPF界面 12

4.3 虚拟功能独立分析 13

4.3.1 虚拟功能独立方案 13

4.3.2 虚拟功能独立思路 13

4.4 本章小结 14

第5章 虚拟仿真数据交互 15

5.1 引言 15

5.2 虚拟数据交互原理 15

5.2.1 PLC控制介绍 15

5.2.2 PLC应用领域 17

5.3 PLC设计 18

5.3.1 PLC型号选择 18

5.3.2 PLC梯形图设计 18

5.4 本章小结 20

第6章 总结与展望 21

6.1 工作总结 21

6.2 工作展望 21

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1.1 数字孪生技术

数字孪生技术于本世纪由美国密歇根大学的Michal Grieves教授提出，最初此思想为“信息镜像模型”，在经过不断地发展最终被称之为“数字孪生”技术。数字孪生技术主要应用于实际现有产品或虚拟潜在产品上，其手段主要为通过计算机将实际产品按照其物理参数进行设计或模仿，生成一个具有多种物理因素与动态特征的的写实仿真模型^[1]。对于此模型可以根据用户个人需求进一步进行模拟、预测、监督、控制等操作达到在实际环境中的制造形成过程的行为。数字孪生技术已经在设计、制造、检验、维护中有了很好地发展，尤其是在当今数字化制造业工厂的集成控制中表现突出。对于当今发展迅速的工业中，重点发展制造业的环境下，数字孪生技术是推动制造业又好又快向前发展的重要手段^[2]。这一技术不仅能够达到用户预想达到的目的，同时防止了原始仿真方法带来的实际与虚拟结果差距过大的问题。

1.2 机器人与虚拟仿真发展及研究现状

1.2.1机器人的发展现状

随着进入21世纪的20年来，制造业的水平尽力的前所未有的迅速发展。从机器人想法的最初提出，计算机不断地提速过程，这一阶段的发展时越来越多最初的想法发展为现实。最近几年，工业机器人产业持续增长，并不断应用于制造业与人们的生活中，在汽车领域尤为突出。这种生产方式的到来减少了大量的人力成本，同时对于生产效率以及产品质量有着飞跃性的提升，这进一步又带动了制造业的发展。

目前，机器人发展分为四个阶段：