基于虚拟PLC的活动脚轮自动装配机建模与仿真

摘要

论文在对脚轮自动装配机整体机械结构和脚轮加工流程分析的基础上，在虚拟PLC平台PLC Editor上编制其虚拟PLC程序，使用EON Studio建立脚轮装配机的虚拟模型，并对脚轮装配过程进行仿真，最终实现用虚拟PLC来控制虚拟脚轮自动装配机，从而实现装配工艺的仿真和分析。论文具体的研究工作如下：
　　 (1)研究了活动脚轮自动装配机的工位布局问题。从活动脚轮的机械结构出发，通过分析脚轮的装配过程，结合设备线性布局不同形式的特点，最终确定脚轮自动装配机的工位布局。
　　 (2)研究了动态虚拟三维模型创建的方法和数学表达。首先，根据虚拟环境下建模技术的特点对活动脚轮自动装配机的三维模型进行分类，并创建其三维静态模型；接着，按照模型创建的要求完成动态模型的创建；对于动态模型，使用三维平移变换矩阵或三维旋转变换矩阵来实现其动态仿真。这些变换矩阵适用于本自动装配机中的所有平移运动或旋转运动，具有通用性。
　　 (3)研究了顺序矩阵算法。通过研究一型顺序矩阵和二型顺序矩阵的特点，归纳出顺序矩阵的通用形式。该算法用来体现作业之间先后顺序的约束关系，在脚轮自动装配机的转盘运行过程中用于实现脚轮各零件同步出现在转盘的固定支座上，以实现加载脚轮各零件时的逼真性和实时性。
　　 (4)设计并创建了虚拟控制面板。首先，按照功能的不同和逻辑关系的先后顺序，创建虚拟按钮和虚拟控制面板模型；其次，在EON中借助各种节点在路由关系的控制下实现其逻辑程序；最后在PLC Editor中编制虚拟PLC控制程序，实现其对虚拟控制面板的最终控制。
　　 (5)研究了EON Studio与PLC Editor之间的通信机制。首先，在EON中创建其输入和输出函数；其次，EON中的动态仿真文件要嵌入到PLC Editor中是通过创建EONX控件来实现的；最后，在EONX控件中创建消息响应函数，以实现EON与PLC Editor之间的通信。