智能生產線數字化規劃與仿真—PDPS工程應用技術基礎項目5智能生產線工藝過程仿真智能生產線的整體工藝流程由多個單獨的工藝操作按照一定的邏輯順序組成，完成單個工藝操作的仿真后，還需要對智能生產線的整體工藝流程進行仿真，整體驗證制造方案的可行性，從而進一步優化生產周期和節拍。本項目以智能生產線中常見的多工位工業機器人生產線為例來講解如何對智能生產線的整體工藝流程進行仿真。了解基于時間和基于事件的仿真運行方式。掌握生產線仿真模式下的仿真方法。掌握傳感器和邏輯塊在事件仿真中的運用。【項目引入】【學習目標】【教學重點】研判新聞價值，設計并實施采訪。【教學難點】掌握采訪提問方法。【教學方式】分組討論；小組代表發言；分組實踐。任務5.1基于時間和基于事件的過程仿真任務5.2物料流與傳感器的創建任務5.3工藝過程中傳感器的使用與邏輯塊的編寫5.1.1標準模式下機器人智能生產線的仿真5.1.2生產線模式下機器人智能生產線的仿真5.2.1創建物料流5.2.2創建傳感器5.3.1傳感器信號驅動工藝流程5.3.2邏輯塊實現零件計數功能任務5.1

基于時間和基于事件的過程仿真5.1.1標準模式下機器人智能生產線的仿真1.使用標準模式打開工程選擇軟件主界面File菜單→DisconnectedStudy欄→OpeninStandardMode命令，在彈出的“打開”對話框中找到所要打開的.psz工程項目文件，然后單擊“打開”按鈕，即可使用標準模式打開PS工程項目。此處打開本書案例中包含所有工藝操作步驟的PS工程項目文件myline.psz。

2.加載生產線工藝操作右擊OperationTree窗口中的生產線節點myline，在彈出的快捷菜單中選擇SetCurrentOperation命令將其設為當前操作，此時SequenceEditor窗口會加載整個生產線工藝操作myline，它包含了三個工作站的所有工藝操作。3.鏈接生產線工藝操作按下〈Ctrl〉鍵同時用鼠標按照工藝順序依次單擊SequenceEditor窗口中myline節點下的三個工作站節點，然后單擊SequenceEditor窗口工具欄中的Link按鈕將它們鏈接起來。此時SequenceEditor窗口中甘特圖的顯示發生變化，三個工作站的工藝操作將會根據鏈接的順序串行執行。3.鏈接生產線工藝操作同理，將三個工作站內部的工藝操作也按照工藝順序鏈接起來。4.基于時間的生產線工藝操作仿真單擊SequenceEditor窗口工具欄中的PlaysSimulationForward按鈕即可開始仿真整個生產線的工藝流程。如需暫停仿真，可以單擊SequenceEditor窗口工具欄中的PauseSimulation按鈕；如需復位仿真，可以單擊SequenceEditor窗口工具欄中的JumpSimulationtoStart按鈕；如需調節仿真播放速度，可以用鼠標拖動SequenceEditor窗口工具欄中的SimulationSpeed滑塊；如需設定仿真的時間精度，可以在SequenceEditor窗口工具欄中的SimulationTimeInterval微調文本框內設置，通常設定為0.1s以達到仿真精度和仿真速度的平衡。5.1.2生產線模式下機器人智能生產線的仿真1.切換到生產線仿真模式選擇軟件主界面Home菜單→study欄→LineSimulationMode命令以進入生產線仿真模式，PS軟件會彈出警告窗口告知仿真項目沒有包含物料流，此處直接單擊其Close按鈕將其關閉即可。2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真單擊SequenceEditor窗口工具欄中的CustomizeColumns按鈕，在彈出的CustomizeColumns對話框中，將左側列表框中的Transition和Running項加入到右側列表框中來，然后單擊OK按鈕結束。（1）定制仿真欄目列表。2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真1）查看工藝操作完成信號。選擇軟件主界面View菜單→ScreenLayout欄→LayoutManager命令組→AdvancedSimulation命令，將軟件界面切換到高級仿真布局，然后單擊隱藏在軟件主窗口左下角的SignalViewer窗口使其展開，在該窗口中可以觀察到PS軟件為所有工藝操作創建的完成信號。（2）工藝操作啟動條件的查看與設置2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真2）工藝操作啟動條件設定。單擊SequenceEditor窗口中任意一個工藝操作節點，例如flow_partb，然后雙擊該節點對應的Transition欄中的圖標，在彈出的TransitionEditor對話框中單擊Common文本框右側的EditCondition按鈕，在新彈出的對話框的文本框中修改carry_partb工藝操作的啟動條件。（2）工藝操作啟動條件的查看與設置2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真3）工藝操作實際啟動條件查看。單擊SequenceEditor窗口工具欄中的PlaysSimulationForward按鈕再次啟動仿真，隨即單擊SequenceEditor窗口工具欄中的PauseSimulation按鈕暫停仿真。此時右擊OperationTree窗口中的工藝操作節點，在彈出的快捷菜單中選擇OperationStartCondition命令，即可在彈出的OperationStartCondition對話框中查看該操作的實際啟動條件是什么。（2）工藝操作啟動條件的查看與設置2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真1）創建空操作。單擊OperationTree窗口中的工藝操作節點myline，然后擇軟件主界面Operation菜單→CreateOperation欄→NewOperation命令組→NewNon-SimOperation命令，在彈出的NewNon-SimOperation對話框中，在Name文本框內鍵入該空操作的名字start，然后單擊Scope輸入框使其背景變為綠色，再單擊OperationTree窗口中的節點myline以輸入。最后單擊該對話框的OK按鈕完成空操作的創建。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真2）鏈接空操作。在SequenceEditor窗口中，將排在工藝操作樹末尾的start空操作拖動到SortStation復合工藝操作之前，然后將SortStation復合工藝操作鏈接到start空操作之后，此時空操作start成為整個工藝流程的第一步操作。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真3）創建信號。單擊隱藏在軟件主窗口左下角的SignalViewer窗口使其展開，在SignalViewer窗口工具欄中單擊CreateNewSignal按鈕，在彈出的New對話框中單擊勾選DisplaySignal復選框，然后單擊OK按鈕完成新建信號。新建的信號出現在SignalViewer窗口列表的末尾，默認名字為DisplaySignal，默認的數據類型為BOOL。單擊選中該信號后按下〈F2〉鍵，將其改名為first。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真4）更改啟動條件。在SequenceEditor窗口中雙擊空操作start所對應的Transition欄中的圖標，在彈出的TransitionEditor對話框中單擊Common文本框右側的EditCondition按鈕，在新彈出的對話框中的文本框內將SortStation復合工藝操作的啟動條件由start_end更改為NOTfirst，更改完畢后單擊OK按鈕結束條件設定。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真5）設置信號事件。右擊SequenceEditor窗口中的SortStation復合工藝操作，在彈出的快捷菜單中選擇SignalEvent命令以彈出SignalEvent對話框。在SignalEvent對話框中，單擊Signaltogenerate/connect下拉列表框選擇first信號，再單擊SettoTRUE單選按鈕，其余保持默認即可，最后單擊OK按鈕關閉該對話框。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真6）循環執行工藝流程。修改SortStation復合工藝操作的啟動條件，將最后一步工藝操作的完成信號goto_home_end作為SortStation復合工藝操作的啟動條件之一，與原有的Notfirst條件進行邏輯或運算即可。（3）生產線工藝操作啟動條件修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真1）鏈接結構更改。按下〈Ctrl〉鍵同時用鼠標按照工藝順序依次單擊SequenceEditor窗口中myline節點下的三個工作站節點，然后單擊SequenceEditor窗口工具欄中的Unlink按鈕將它們之間的鏈接斷開，再將三個工作站節點分別鏈接到起始的空操作start之后，這樣整個工藝流程由線性串行架構變成了分支并行架構。（4）生產線工藝流程結構修改2.基于信號事件的生產線工藝操作仿真2）分支條件設置。在SequenceEditor窗口中雙擊空操作start所對應的Transition欄中的圖標，在彈出來的TransitionEditor對話框中,單擊Common文本框右側的EditCondition按鈕，然后清空后續操作的啟動條件；在操作列表框中分別單擊三個復合工藝操作所對應的BranchType欄，在下拉列表框中選擇Alternative類型，然后雙擊對應的Condition欄，在彈出來的對話框中輸入該復合工藝操作啟動執行所需滿足的信號邏輯條件，最后單擊OK按鈕確認并關閉。（4）生產線工藝流程結構修改任務5.2

物料流與傳感器的創建5.2.1創建物料流1.建立物料流選擇軟件主界面View菜單→ScreenLayout欄→Viewers命令組→MaterialFlowViewer命令以打開MaterialFlowViewer窗口。單擊MaterialFlowViewer窗口工具欄上的GenerateMaterialFlowLinks按鈕，在彈出的GenerateMaterialFlowLinks對話框中，單擊Objects列表的空白行使其背景變為綠色后，在OperationTree窗口中按照工藝流程順序依次單擊每一個實際的工藝操作以輸入。1.建立物料流所有實際的工藝操作輸入完成后單擊OK按鈕即可完成物料流的創建，然后單擊MaterialFlowViewer窗口工具欄上LayoutDisplay選項區的按鈕可以將物料流自動橫排或豎排的顯示。1.建立物料流在MaterialFlowViewer窗口中右擊flow_parta工藝操作方框，在彈出的快捷菜單中單擊GenerateAppearances命令即可在ObjectTree窗口中的Appearances節點下生成零件parta。同理，利用flow_partb和flow_partc操作在ObjectTree窗口中的Appearances節點下生成零件partb和零件partc。（1）生成零件Appearance1.建立物料流在MaterialFlowViewer窗口中右擊goto_sort工藝操作方框,在彈出的快捷菜單中選擇OperationProperties命令以彈出Properties對話框。單擊Properties對話框中的Products選項卡，再單擊ProductsInstances列表框中的空白條目使其背景變為綠色。（2）關聯零件Appearance1.建立物料流（2）關聯零件Appearance然后在ObjectTree窗口中的Appearances節點下依次單擊parta、partb、partc以輸入，完成后單擊Properties對話框的“確定”按鈕關閉該對話框。關聯完畢后在MaterialFlowViewer窗口中的goto_sort工藝操作方框里會出現parta、partb、partc這三個零件。1.建立物料流在OperationTree窗口中右擊第一個實際工藝操作節點即goto_sort，在彈出的快捷菜單中選擇GenerateAppearances命令以生成零件Appearance，使用重定位命令將他們移動到合適的初始位置，比如工作臺。（3）零件Appearance初始定位1.建立物料流當再次在SequenceEditor窗口中重新啟動仿真運行時，三個物料零件會首先出現在工作臺上，然后隨著工藝流程的運轉，依次轉移到傳送帶上被傳送。5.2.2創建傳感器1.創建接近傳感器1）創建資源節點。在ObjectTree窗口中單擊分揀工作站SortStation節點，選擇軟件主界面Modeling菜單→Components欄→CreateNewResource命令，在彈出的NewResource對話框中的列表內選擇ToolPrototype類型，然后單擊OK按鈕以在SprayStation節點下新建資源節點，并將新資源節點重命名為proximity_sensor1。（1）創建接近傳感器實體1.創建接近傳感器（1）創建接近傳感器實體2）資源節點中新建球體。在ObjectTree窗口中單擊選中proximity_sensor1節點，選擇軟件主界面Modeling菜單→Geometry欄→Solids選項組→SphereCreation命令組→Createasphere命令，在彈出的CreateSphere對話框中，在Name文本框內鍵入實體名稱sphere1，在Radius微調文本框內鍵入2，最后單擊OK按鈕創建一個半徑為2mm的球體。1.創建接近傳感器3）資源節點內對象可視。單擊選中ObjectTree窗口中proximity_sensor1節點下的sphere1節點，然后選擇軟件主界面Modeling菜單→EntityLevel欄→SetObjecttobePreserved命令以使其保持可顯示狀態。1.創建接近傳感器4）資源節點保存。在ObjectTree窗口中單擊proximity_sensor1節點，選擇軟件主界面Modeling菜單→Scope欄→EndModeling命令，在彈出的SaveComponentAs對話框中將proximity_sensor1資源對象保存在本工程項目所在的ClientSystemRoot目錄下。1.創建接近傳感器（2）接近傳感器創建1）生成零件Appearance。右擊ObjectTree窗口中的goto_sort工藝操作節點，在彈出的快捷菜單中單擊GenerateAppearances命令以在ObjectTree窗口中的Appearances節點下生成零件Appearance。1.創建接近傳感器（2）接近傳感器創建2）接近傳感器創建設定。選擇軟件主界面Control菜單→Sensor欄→Sensor命令組→CreateProximitySensor命令，在彈出CreateProximitySensor對話框中，在Name文本框內鍵入接近傳感器的名稱proximity_sensor1；單擊GraphicRepresentation輸入框使其背景變為綠色，然后在ObjectTree窗口中單擊proximity_sensor1資源節點作為該接近傳感器的載體以輸入。1.創建接近傳感器（2）接近傳感器創建2）單擊Objects列表中的空白條目使其背景變為綠色，然后在ObjectTree窗口中單擊Appearances節點下的parta作為該接近傳感器的檢測對象以輸入；在DetectionRange微調文本框內鍵入30以設定該接近傳感器的檢測距離為30mm；保持NormallyFalseSignal復選框選中不變。最后單擊該對話框的OK按鈕結束接近傳感器的創建。1.創建接近傳感器3）接近傳感器重定位。在ObjectTree窗口或GraphicViewer窗口中選中球形的接近傳感器實體資源，將其重定位到傳送帶transfer的末端，這樣可以使用接近傳感器proximity_sensor1來判斷零件parta是否已到達傳送帶末端。（2）接近傳感器創建1.創建接近傳感器4）接近傳感器信號查看。在接近傳感器proximity_sensor1創建完畢后，可以在SignalViewer窗口中看到與其同名的邏輯信號proximity_sensor1。每當零件parta距離該接近傳感器實體不超過30mm時，proximity_sensor1信號變為1，否則保持為0。（2）接近傳感器創建1.創建接近傳感器（2）接近傳感器創建同理，在傳送帶末尾相同的位置再創建兩個接近傳感器proximity_sensor2和proximity_sensor3，用以檢測零件partb和零件partc是否到達，它們對應的檢測信號分別為proximity_sensor2和proximity_sensor3。由于這些接近傳感器的形狀大小和所處位置均相同，因而在創建它們時可以選擇同一資源節點作為它們的載體。2.創建光電傳感器選擇軟件主界面Control菜單→Sensor欄→Sensor命令組→CreatePhotoelectricSensor命令，在彈出CreatePhotoelectricSensor對話框中，在Name文本框內鍵入光電傳感器的名稱light_sensor1；在LensParameters選項區的Diameter和Width微調文本框中分別鍵入5和2，以設定光電傳感器圓柱實體的直徑和寬度分別為5mm和寬度為2mm；在BeamParameters選項區的Length微調文本框中鍵入30，以設定光電傳感器的探測長度為30mm；（1）光電傳感器創建2.創建光電傳感器（1）光電傳感器創建單擊Objects列表中的空白條目使其背景變為綠色，然后在ObjectTree窗口中單擊Appearances節點下的parta作為該光電傳感器的檢測對象以輸入。最后單擊該對話框的OK按鈕結束接光電傳感器的創建。2.創建光電傳感器此時ObjectTree窗口中Resource節點下會新增的light_sensor1資源節點，單擊選中該節點，選擇軟件主界面Modeling菜單→Scope欄→EndModeling命令，在彈出的SaveComponentAs對話框中將light_sensor1資源對象保存在本工程項目所在的ClientSystemRoot目錄下。（1）光電傳感器創建2.創建光電傳感器創建光電傳感器完成后，在SignalViewer窗口中可以看到其對應的邏輯信號light_sensor1，同時在GraphicViewer窗口中可以觀察到有一條黃色線段垂直于光電傳感器的圓柱截面向外，該線段代表了光電傳感器的檢測區域。（1）光電傳感器創建2.創建光電傳感器（2）光電傳感器定位在ObjectTree窗口或GraphicViewer窗口中選中光0電傳感器light_sensor1，將其重定位到料架stack中放置零件parta所對應的倉位，并使其光柱指向零件的存放位置。2.創建光電傳感器光電傳感器light_sensor1重定位完成后，將其與料架stack綁定，以便跟隨料架持續檢測該料倉中是否存在對應的物料零件。（2）光電傳感器定位同理，創建光電傳感器light_sensor2和light_sensor3，用于檢測旋轉料倉上的料架之中是否存在零件partb和零件partc。任務5.3

工藝過程中傳感器的使用

與邏輯塊的編寫5.3.1傳感器信號驅動工藝流程1.傳感器信號的監控在SequenceEditor窗口中啟動仿真運行，觀察SimulateionPanel窗口中的傳感器信號變化。當上蓋parta到達傳送帶末端時，接近傳感器信號proximity_sensor1所對應的Input欄中的圖標會由紅色變為綠色，代表該信號由0變為1；當上蓋parta到達旋轉料倉中對應的倉位時，光電傳感器信號light_sensor1所對應的Input欄中的圖標會由紅色變為綠色，代表該信號由0變為1。1.傳感器信號的監控按下〈Ctrl〉鍵同時用鼠標單擊選中SignalViewer窗口中的傳感器信號light_sensor1和proximity_sensor1，然后單擊SimulateionPanel窗口工具欄中的AddSigaltoViewer按鈕，將它們添加到SimulateionPanel窗口的列表中以進行監控。1.傳感器信號的監控如果需要強制SimulateionPanel窗口中的信號為固定值，可以先單擊該信號對應的ForcedValue欄中的圖標至所需的顏色，紅色代表0，綠色代表1，然后單擊勾選該信號對應的Forced欄中的復選框，這樣可以將該信號的值強制為ForcedValue欄中指定的值。2.傳感器信號的使用接近傳感器信號proximity_sensor1為1時表明上蓋parta已到達傳送帶末端，可以啟動后續的機器人搬運工藝操作，從而將上蓋parta搬運到旋轉料倉的對應倉位中。在SequenceEditor窗口中雙擊flow_parta工藝操作節點所對應的Transition欄中的圖標，在彈出來的TransitionEditor對話框中更改后續工藝操作啟動條件為proximity_sensor1。（1）接近傳感器信號使用2.傳感器信號的使用同理，將接近傳感器信號proximity_sensor2和proximity_sensor3分別設置為機器人搬運下蓋工藝操作carry_partb和機器人搬運芯柱工藝操作carry_partc的啟動條件。（1）接近傳感器信號使用2.傳感器信號的使用（2）光電傳感器信號使用在SequenceEditor窗口中雙擊carry_parta工藝操作節點所對應的Transition欄中的圖標，在彈出來的TransitionEditor對話框中更改后續工藝操作啟動條件為RE(light_sensor1)。2.傳感器信號的使用（2）光電傳感器信號使用為防止信號條件保持為1而反復觸發后續操作，使用函數RE（X）、FE（X）獲取信號的上升沿和下降沿作為后續操作的觸發條件，但需要綜合考慮前后的影響。2.傳感器信號的使用（2）光電傳感器信號使用同理，將光電傳感器信號light_sensor2的上升沿RE(light_sensor2)設置為傳送芯柱工藝操作flow_partc的啟動條件。2.傳感器信號的使用1）創建信號。類似于first信號的創建，在SignalViewer窗口中創建DisplaySignal類型的布爾信號in_sort、in_install、in_spray。（4）輔助控制信號的使用2）設置信號事件。在機器人分揀工作站的第一個工藝操作開始處增加信號事件，置位in_sort信號為1；在機器人分揀工作站的最后一個工藝操作的結束處增加信號事件，復位in_sort信號為0。同理，在機器人裝配工作站和機器人噴涂工作站中設置in_install和in_spray的信號事件。2.傳感器信號的使用3）更改啟動條件。將flow_partb工藝操作的啟動條件更改為RE(light_sensor1)ANDin_sort，以避免后續工藝流程錯誤啟動carry_partb工藝操作；將flow_partc工藝操作的啟動條件更改為RE(light_sensor2)ANDin_sort，以避免后續工藝流程錯誤啟動carry_partc工藝操作。（4）輔助控制信號的使用5.3.2邏輯塊實現零件計數功能1.邏輯塊的創建與設定單擊選中ObjectTree窗口中Resources節點下的SortStation節點，然后選擇軟件主界面Control菜單→Resource欄→CreateLogicResource命令，在彈出的ResourceLogicBehaviorEditor對話框中,根據任務需求依次單擊該對話框中的相關選項卡，對創建在SortStation節點下的邏輯塊LB進行設定。1.邏輯塊的創建與設定在General選項組的Name文本框中鍵入邏輯塊的名稱，默認名稱為LB，這里更改為counter。（1）Overview選項卡1.邏輯塊的創建與設定單擊工具欄中的Add按鈕，選擇BOOL類型的信號變量進行添加。（2）Entries選項卡1.邏輯塊的創建與設定此時工具欄下方輸入信號變量列表中會出現新增的信號變量，默認名字為entry1。在輸入信號變量列表的Name欄中，單擊該信號變量的名稱，然后將該名稱修改為parta_input1。1.邏輯塊的創建與設定邏輯塊的輸入信號變量需要與外部總控PLC的Output信號相連接，單擊選中輸入信號變量列表中的parta_input1信號變量，然后單擊工具欄中的CreateSignal按鈕，選擇Output類型的信號進行創建。1.邏輯塊的創建與設定創建完畢后可以在General選項組的ConnectedSignals列表中看到新創建的外部互連信號counter_parta_input1，它將與邏輯塊的輸入信號變量parta_input1互連。該信號會同時作為外部總控PLC的Output信號列入SignalViewer窗口的信號列表中。1.邏輯塊的創建與設定為方便驗證邏輯塊的功能，可以單擊General選項組的ConnectedSignals