摘 要

随着我国工业地飞速发展，工业自动化生产线也变得常见起来。本次设计借助仿真平台Irai VIRTUAL UNIVERSE PRO（VUP）和PLC编程软件WPLSoft对桁架码垛自动化生产线的虚拟模型进行了研究与控制，主要包括了模型地研究修改和程序地设计两部分。首先，通过对虚拟仿真技术的发展和应用进行了解，来对一体化仿真平台VUP进行更好地研究，再结合对桁架码垛机械手地学习，使得生产线模型被顺利改进；然后在了解PLC的基础上，利用WPLSoft软件来设计程序；最后，程序通过Ugateway来控制模型进行正常运行。

关键词：自动化生产线；虚拟仿真；桁架码垛；VUP；WPLSoft

Abstract

With the rapid development of China's industry, automatic industrial production lines have become common. In this design, the virtual model of truss palletizing automatic production line is studied and controlled by the aid of simulation platform Irai VIRTUAL UNIVERSE PRO（VUP） and PLC programming software wplsoft, which mainly includes two parts: model research and modification and program design. First of all, through the understanding of the development and application of virtual simulation technology, we can better study the integrated simulation platform VUP, and then combine with the study of truss stacking manipulator, so that the production line model can be improved smoothly. Then, based on the understanding of PLC, we use WPLSoft software to design the program. Finally, the program controls the normal operation of the model through Ugateway.

Key Words: automatic production line; virtual simulation; truss palletizing; VUP; WPLSoft

目录

第1章 绪论 1

1.1 背景、目的及意义 1

1.2 虚拟仿真技术的发展及国内外现状 1

第2章 桁架码垛自动化生产线概述 3

2.1 仿真平台VIRTUAL UNIVERSE PRO（VUP） 3

2.2 码垛机器人 4

2.3 模型简介 4

2.3.1 自动化生产线模型构成 4

2.3.2 模型IO口分配 8

2.4 桁架码垛流水线工艺流程 9

第3章 桁架码垛生产线模型研究与改进 10

3.1 修改IO动作 10

3.2 修改Bag生成站点 10

3.2.1 研究Bag的动作设置 10

3.2.2 研究并修改脚本程序 10

3.2.3 修改Bag生成速度 12

3.3 修改卡板属性设置 12

3.4 修改桁架码垛机械手 13

3.4.1 研究机械手的属性设置 13

3.4.2 研究机械手的控制器 15

第4章 编写PLC控制程序 18

4.1 PLC简介 18

4.2 传送带PLC程序设计 18

4.2.1 卡板输送传送带程序 18

4.2.2 Bag输送传送带程序 21

4.3 桁架码垛机械手PLC程序设计 22

4.3.1 Bag计数程序 22

4.3.2 Bag到位程序 22

4.3.3 Bag运送程序 24

第5章 结论 26

参考文献 27

致谢 28

附录 29

第1章 绪论

1.1 背景、目的及意义

在当前信息时代之下，互联网、大数据、人工智能^[1]等信息技术的腾飞给经济发展带来了新方向，为实体经济的改革提供了新思路。工业4.0的出现就是实体经济改革的一个风向标，引领了当前社会的产业升级，它的核心是完成装备制造自动化向数据流动自动化的转变^[2]，这是一个多方面技术融合的过程，其中有一项关键的技术叫做虚拟仿真。虚拟仿真技术是通过创建与人类感官系统交互的虚拟空间，克服现实世界的空间和物理约束, 提供一种间接的体验^[3]。

经济全球化的发展，促使了虚拟仿真技术的发展，由最初的单一种类和应用方向，发展成为目前的多样化类型及多元化应用，主要可分为多媒体仿真、虚拟现实仿真、分布式交互仿真、计算机系统仿真，面向对象仿真、柔体仿真、一体化仿真软件^[4]。虚拟仿真具有沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性^[5]等特点，被广泛的应用在了科研、商业、文化等方面，有提升研发效率、提高一定经济效益、提供文化传播新手段等众多优点，更好地解决了很多现实问题。

本次毕业设计是依托于虚拟仿真技术的一体化仿真，展开的对桁架码垛自动化生产线模型的研究与控制，这有利于了解虚拟调试技术的发展，有利于学习虚拟仿真模型的改造，有利于了解桁架码垛机器人，有利于了解码垛技术，有利于了解现实生活中的码垛流水线，有利于在学习中得到解决问题的新启发。

1.2 虚拟仿真技术的发展及国内外现状

仿真技术出现于上世纪20年代，在60年代初被初步定义^[5]，而虚拟仿真出现在仿真技术发展的鼎盛时期。虚拟仿真技术是在虚拟环境中模拟真实场景的技术，人体可以直观的感受到虚拟环境以及其中存在的所有，就和真实世界体验到的相同，唯一的区别的就是无法真切地触摸到。从仿真技术发展到虚拟仿真大致经历了四个阶段。

（1）物理仿真：在20世纪初期，仿真技术是在物理层面展开的。它被初步应用于航天领域，在复杂系统的仿真中，获得了一定的经济效益。

（2）模拟仿真：在第二次世界大战的末期，第一台模拟计算机的出现促进了仿真技术的发展，它利用多种运算器和无源器件搭建了仿真电路，通过输入和输出信号的变化来进行分析^[4]。在50年代初期，仿真技术开始进入自动化领域，到末期，仿真技术被应用在洲际导弹的研制上。

（3）数字仿真：上世纪60年代，数字仿真开始出现，仿真技术被应用于阿波罗工程。70年代中期，仿真技术从航天、军事领域开始扩展到了民用领域，一些从事生产仿真器械或系统的公司逐步出现，仿真技术开始了产业化^[6]，标志着它的发展趋近于成熟。随着科学技术的发展，工业蓬勃发展，相关设备的研发和生产也越来越复杂，面临的技术性问题也越来越多，人们对于解决问题的这种“渴望”也推动了仿真技术的发展。