自动化生产线的仿真技术

2015-03-16贾丽仕咸宁职业技术学院湖北咸宁437100

山东工业技术 2015年1期

关键词：自动化生产线虚拟实验室仿真技术

贾丽仕（咸宁职业技术学院，湖北　咸宁　437100)

自动化生产线的仿真技术

贾丽仕
（咸宁职业技术学院，湖北咸宁437100)

摘要：基于机电控制仿真软件平台开发自动化生产线仿真系统，弥补现有仪器设备不足的欠缺。

关键词：虚拟实验室;自动化生产线;仿真技术

1　引言

随着经济发展，中国已成为制造大国，生产设备一直向生产线方向发展。各个企业对设备的安装调试与维护、操作人员需求量急增，促进自动化生产线的产生和发展。

自动生产线是机电一体化和自动化专业的核心课程。它涵盖机械结构、气动、传感器、PLC等技术。

实验教学是自动化生产线教学中的重要部分，但是实验仪器短缺、实验设备老化，实验场地拥挤，严重影响教学质量。随着多媒体和互联网技术的高速发展，通过网络建立自动生产线仿真实验教学系统。

实验者可以在自动化仿真实验室内完成实验，系统向实验者提供可视化界面。自动生产线仿真技术可以降低自动化生产线实验教学的成本，减少仪器的损坏和易耗品的消耗，避免人为事故和人身安全。

2　自动化生产线实训设计

2.1生产线装置

浙江亚龙和浙江天煌的自动化生产线设备是高职院校使用最多的自动化生产线设备。这两家企业所生产的自动化生产线很好地模拟了企业生产线的基本工序。采用气缸或电动机完成机械加工，采用PLC进行生产线控制工作。对应各自生产线有不同PLC控制模式。对于采用分布式控制设备，PLC网络的组建是核心内容。对于采用集中式控制设备，控制程序较复杂，输入输出点数多，重点就是硬件组态。

自动线装置主要有五个站组成：供料站、加工站、搬运站、装配站、分拣站。这五个站包含电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、步进电动机驱动器模块、各种传感器、电磁阀等。

2.2生产线设计

对生产线控制有如下要求：

（1）紧急按钮。生产线设备要安装紧急停止按钮，一旦发生紧急情况，只要按下按钮，生产线立刻停止。

（2）运行方式。设置两种运行方式：自动、手动。生产线工作时是自动模式，设备调试或维修采用手动模式。

（3）联锁和互锁。生产线各部分相互关联，需要在各个条件下进行联锁。生产线有些机构不能同时工作，需要互锁设置。

（4）硬件设计。使用触摸屏和PLC共同组成自动化生产线。CPU单元负责控制生产过程，触摸屏负责通讯。传感器将检测信号反馈到输入模块进行比较。

（5）软件设计。使用PLC仿真软件进行模拟调试，为了提高生产线的柔性，程序要考虑各站间的衔接。

2.3自动线仿真实训软件模型

（1）仿真软件组成。自动化生产线仿真软件是基于C语言开发设计的。先要开发工作站的三维模型，建设电路控制库和程序代码，导入控件中。自动线仿真软件的设计结构有四层：1）界面表示层：处理用户与应用程序间的交互。2）电路设计层：定义用户界面的内容，可以二次制作元件进库。3）程序设计层：提供应用系统的消息传送、工件调取、颜色的选择。4）数据库层：存放电路模型图和控制程序数据。

将逻辑层分为若干组件集，每一个组件集完成响应的电路功能。用户界面层需要连接多个组件集来完成一个逻辑层。多个逻辑层组合成控制电路模块。组件集可以相互调用。

（2）仿真软件模型设计。仿真自动化生产线是由硬件部分和软件部分组成的。硬件包括自动化生产线运动部件、控制电路零件、执行器等。软件由电气控制线路。PLC控制程序、仿真控制平台构成。自动化生产线仿真模型分三层:界面模型、电路库、程序库。界面模型通过逻辑层代码来获取数据，通过三维动画显示出来。当程序被修改时，只要表示层接口不改，就不需要更新用户界面程序。

2.4仿真实训系统分析

自动化仿真实训系统是基于机电仿真平台基础上二次开发的，侧重于自主练习和各站考核。系统设计多个系统故障考核点，配有仿真仪表，方便学生在实训中对故障点排除。另一种仿真是用组态技术动画连接，将画面中的各站平面图形与变量建立连接，当变量发生变化，画面的图形也发生变化。