基于PLCOpen及OPC UA的标准化机器人控制软件研究
发布时间：2021-06-25 17:07
随着工业系统向着智能化、无人化发展,其对于自动化控制功能的需求不断增加,这对控制系统提出了更高的安全性、开放性、以及标准化要求。传统的控制解决方案往往受到设备提供商限制,在硬件及软件层面上都难以互通互联,在智能化工厂、产线中,机器人控制领域同样存在着“百花齐放”的现象,不同的制造商提供不同的编程语言以及软件,这极大地降低了设备与程序的互换性,同时也给编程人员增加了难度,本文针对此问题,基于PLCopen系列标准以及IEC61131-3编程语言,提出了工业机器人标准化控制程序设计及实现方法,主要研究了几个方面内容:为了提高运动控制程序的可移植性以及可维护性,本文采用基于PLCopen标准的方法开发运动控制模块,为了减少编程的复杂度以及增加程序可维护性,主要使用IEC61131-3编程语言中的SFC（顺序功能图）语言进行程序的设计与实现,结合协调运动的特点,提出了通用型协调运动控制框架,并基于状态机编程方法使用SFC语言进行了框架的实现。为了提高程序的复用性,本文主要采用基于插件的形式开发运动学及依赖库,使用基于插件规范的程序交换方法,将基于C语言开发的UR5型机器人正反解及矩阵运算库集成...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同情况下的圆弧轨迹如图3-2中：图（1）、图（2）对应情况下，R夹在及之间，因此可根据图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文初始状态包含只执行一次的跃迁条件置零，以及需要循环检测输入的Action；Start 状态包含当前轴组 TCP 位置的获取、总弧长的计算、轴组运动参数的设定、轴组从属轴的运动状态设置等一次性操作；Moving 状态而包含功能块锁值的获取与判定、计算当前规划弧长值、根据运动学计算关节位置、设置当前的轴组及轴信息、判断是否到达总弧长等循环执行操作；MotionAborted 状态需要操作轴组从属轴停机、复位当前轴及轴组信息；MotionOver 状态需要操作轴组及从属轴运动状态至待机状态以及复位，以便后续控制；
图 4-1.Beremiz 插件模块包[35]基于插件的开发方式，可以有效增强程序的扩展性，例如 IEC61131-3 语言强于逻辑编程，但在数学计算方面则比较薄弱，为了弥补这个不足，可选择基于插件的方式，向 IEC 开发平台中集成数学运算库，实现复杂公式的程序编辑，有利地提升了编程的灵活性。4.3 六关节机器人运动学集成机器人运动学是电机轴位置与末端执行件坐标值之间沟通的桥梁，其研究的是机器人操作臂各个连杆之间运动的位移关系、速度关系和加速度关系。机器人运动学的求解一般分解析法和数值法两种，本文实就两种方法对机器人运动学进行解析。本文研究的目标机器人采用关节模组搭建而来。
【参考文献】：
期刊论文
[1]UR5机器人运动学及奇异性分析[J]. 张付祥,赵阳. 河北科技大学学报. 2019(01)
[2]我国工业机器人产业发展面临的机遇与挑战[J]. 张萍,马青,沈灿钢. 产业创新研究. 2018(08)
[3]工业4.0基本单元开发研究中PLCopen的作用和贡献[J]. 彭瑜. 国内外机电一体化技术. 2017(06)
[4]面向智能制造的工业连接现状及关键技术分析[J]. 李洁,张东,常洁,杨震. 电信科学. 2017(11)
[5]无人化制造工厂的实践与思考[J]. 刘学平. 价值工程. 2017(10)
[6]基于PLC控制的工业机器人系统的研究与实现[J]. 林志勇. 科技风. 2017(02)
[7]智能制造及其核心信息设备的研究进展及趋势[J]. 赵升吨,贾先. 机械科学与技术. 2017(01)
[8]基于PLCopen数控机械控制器的设计及实现[J]. 李军,谭刚. 自动化与仪器仪表. 2016(11)
[9]工业无线通信技术讲座 第五十七讲 OPC UA在工业机器人信息模型中的应用[J]. 王智凝,刘意杨,高峰,师云,唐猛,曾鹏. 仪器仪表标准化与计量. 2016(03)
[10]支撑智能制造的PLCopen规范和技术[J]. 彭瑜. 自动化仪表. 2015(10)
博士论文
[1]基于PLCopen规范的运动控制系统研究与实现[D]. 王翰.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]基于视觉引导的圆锥滚子堆码软PLC控制系统研究[D]. 樊盛.华中科技大学 2017
[2]基于python脚本的示教器软件开发[D]. 黄琢.华中科技大学 2016
[3]基于PLCopen的视觉功能块的研究与实现[D]. 徐福生.杭州电子科技大学 2016
[4]基于PLCopen的逻辑与运动控制功能块研究与开发[D]. 周伟.南京航空航天大学 2016
[5]遵循IEC61131-3与PLCopen标准的嵌入式软PLC应用开发的研究[D]. 肖腾腾.华中科技大学 2016
[6]基于PLCopen的开放式运动控制器研究与实现[D]. 郑仲谦.华南理工大学 2014
本文编号：3249593
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同情况下的圆弧轨迹如图3-2中：图（1）、图（2）对应情况下，R夹在及之间，因此可根据图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文初始状态包含只执行一次的跃迁条件置零，以及需要循环检测输入的Action；Start 状态包含当前轴组 TCP 位置的获取、总弧长的计算、轴组运动参数的设定、轴组从属轴的运动状态设置等一次性操作；Moving 状态而包含功能块锁值的获取与判定、计算当前规划弧长值、根据运动学计算关节位置、设置当前的轴组及轴信息、判断是否到达总弧长等循环执行操作；MotionAborted 状态需要操作轴组从属轴停机、复位当前轴及轴组信息；MotionOver 状态需要操作轴组及从属轴运动状态至待机状态以及复位，以便后续控制；
图 4-1.Beremiz 插件模块包[35]基于插件的开发方式，可以有效增强程序的扩展性，例如 IEC61131-3 语言强于逻辑编程，但在数学计算方面则比较薄弱，为了弥补这个不足，可选择基于插件的方式，向 IEC 开发平台中集成数学运算库，实现复杂公式的程序编辑，有利地提升了编程的灵活性。4.3 六关节机器人运动学集成机器人运动学是电机轴位置与末端执行件坐标值之间沟通的桥梁，其研究的是机器人操作臂各个连杆之间运动的位移关系、速度关系和加速度关系。机器人运动学的求解一般分解析法和数值法两种，本文实就两种方法对机器人运动学进行解析。本文研究的目标机器人采用关节模组搭建而来。
【参考文献】：
期刊论文
[1]UR5机器人运动学及奇异性分析[J]. 张付祥,赵阳. 河北科技大学学报. 2019(01)
[2]我国工业机器人产业发展面临的机遇与挑战[J]. 张萍,马青,沈灿钢. 产业创新研究. 2018(08)
[3]工业4.0基本单元开发研究中PLCopen的作用和贡献[J]. 彭瑜. 国内外机电一体化技术. 2017(06)
[4]面向智能制造的工业连接现状及关键技术分析[J]. 李洁,张东,常洁,杨震. 电信科学. 2017(11)
[5]无人化制造工厂的实践与思考[J]. 刘学平. 价值工程. 2017(10)
[6]基于PLC控制的工业机器人系统的研究与实现[J]. 林志勇. 科技风. 2017(02)
[7]智能制造及其核心信息设备的研究进展及趋势[J]. 赵升吨,贾先. 机械科学与技术. 2017(01)
[8]基于PLCopen数控机械控制器的设计及实现[J]. 李军,谭刚. 自动化与仪器仪表. 2016(11)
[9]工业无线通信技术讲座 第五十七讲 OPC UA在工业机器人信息模型中的应用[J]. 王智凝,刘意杨,高峰,师云,唐猛,曾鹏. 仪器仪表标准化与计量. 2016(03)
[10]支撑智能制造的PLCopen规范和技术[J]. 彭瑜. 自动化仪表. 2015(10)
博士论文
[1]基于PLCopen规范的运动控制系统研究与实现[D]. 王翰.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]基于视觉引导的圆锥滚子堆码软PLC控制系统研究[D]. 樊盛.华中科技大学 2017
[2]基于python脚本的示教器软件开发[D]. 黄琢.华中科技大学 2016
[3]基于PLCopen的视觉功能块的研究与实现[D]. 徐福生.杭州电子科技大学 2016
[4]基于PLCopen的逻辑与运动控制功能块研究与开发[D]. 周伟.南京航空航天大学 2016
[5]遵循IEC61131-3与PLCopen标准的嵌入式软PLC应用开发的研究[D]. 肖腾腾.华中科技大学 2016
[6]基于PLCopen的开放式运动控制器研究与实现[D]. 郑仲谦.华南理工大学 2014
本文编号：3249593
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3249593.html
