基于SIMOTION的高速装箱机控制系统的开发

摘要

本文密切结合医药输液软袋生产对装箱自动化生产设备的需求，系统的研究了基于Diamond机器人的软袋装箱机控制系统的开发问题，包括系统总体方案设计、控制系统硬件设计、控制系统软件开发等关键技术，全文取得如下成果：
　　针对医药输液软袋二次包装环节中装箱方面的工艺要求，运用进化式分析模型，分析了纸箱供给、软袋供给、软袋装箱等方面的需求，提出了以Diamond机器人为核心，辅以软袋收集装置、纸箱供给装置的系统总体方案。该方案具有速度快，柔性高，稳定性好等优点，很好的满足了液体软袋装箱的工艺要求。
　　通过对高速装箱机在运动控制、I/O控制、人机界面和网络通讯等方面的功能需求分析，在总结了PC+运动控制卡、PLC+运动控制模块等控制硬件方案优缺点的基础上，提出了以Simotion D435为控制核心，辅以远程扩展I/O模块的控制系统硬件设计方案，并完成了相应的硬件选型，硬件配置，网络配置和电路设计等工作。该硬件方案解决了以往控制系统稳定性差，灵活性不足，扩展性差的问题，为控制系统软件的开发和调试奠定了基础。
　　结合高速软袋装箱机的控制功能需求，基于Simotion Scout工程开发平台，利用MCC(运动控制图)、LAD(梯形图)和ST(结构化文本)等编程语言的特点，对高速装箱机控制程序各模块分别进行了编写；运用WinCC flexible软件，根据装箱机的操作功能需求，完成了高速装箱机操作界面的设计。该系统软件实现了高速装箱机的全自动化控制，满足了软袋装箱控制的需求，同时为装箱机提供友好的人机界面，使其具备较好的操作性。
　　搭建了装箱机软硬件测试平台，开展了单步插补功能和点到点抓放功能的测试实验，通过从Trace曲线中捕捉相应的路径点信息，对末端运动轨迹进行了拟合，拟合结果表明该控制系统能够很好地对机器人末端运动轨迹进行控制；按照软袋装箱的工艺要求，进行了装箱机抓放频次实验，最高抓放频次可达84次/分，远远超出装箱生产50次/分的要求，进一步验证了装箱机控制系统的合理性。
　　本文的研究成果为石家庄四药集团开发的药品输液软袋二次包装生产线提供了重要的技术支持。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外发展状况

1.3 主要研究内容

第二章 系统方案设计

2.1 引言

2.2 系统需求分析

2.3 方案选择

2.4 本章小结

第三章 控制系统硬件技术设计

3.1 引言

3.2 控制功能需求分析

3.3 控制系统总体方案

3.4 设备选型和硬件配置

3.5 控制系统网络设置

3.6 控制系统电路设计

3.7 本章小结

第四章 控制系统软件技术设计

4.1 引言

4.2 软件功能需求分析

4.3 控制系统软件开发

4.4 装箱机人机界面开发

4.5 本章小结

第五章 系统调试和实验

5.1 引言

5.2 单步插补实验

5.3 整机抓取实验

5.4 小结

第六章 全文总结

6.1 结论

6.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢