一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统，包括虚拟仿真模拟系统和远端设备、PLC控制系统，所述虚拟仿真模拟系统与远端设备双向连接，远端设备与PLC控制系统双向连接；该基于虚拟现实技术的啤酒灌装生产线控制系统，不仅可以将啤酒生产线灌装过程进行模拟动画仿真，而且通过虚拟环境与实体PLC的交互模块，可以对虚拟环境中每个工艺或对象实时施加控制策略进行虚拟生产线的干预与控制，施加控制措施后对动画演示实时更新，可以快速确定该生产线的最佳控制策略与方案，灌装过程快速平稳、工艺更加严密，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种虚拟生产线，具体是一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统及实现方法。
技术介绍
啤酒灌装生产线初次安装或者改造升级时，待生产线的设备、装置、传感器、PLC等硬件安装完毕后，需要将PLC的控制程序与硬件进行联机调试，调试过程耗时长，并且经常会出现各种问题，例如在当前控制策略下装置没有运动到位、时间上有误差、控制精度没有满足要求、各个工序之间信号传递与设备运动的连贯性有问题、甚至发生设备之间发生碰撞造成设备损坏等安全隐患，为了解决上述问题及技术缺陷，就需要设计一种能够对啤酒灌装生产线进行虚拟调试的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种虚拟仿真模拟系统创建虚拟仿真环境，通过虚拟环境与实体PLC的交互，快速确定该生产线的最佳控制策略与方案，即使工艺变化或者生产线升级改造，也可以通过该系统快速确定新的、最佳的控制方案的基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统及，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统，包括虚拟仿真模拟系统和远端设备、PLC控制系统，所述虚拟仿真模拟系统与远端设备双向连接，远端设备与PLC控制系统双向连接。一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统的实现方法包括以下步骤：1）建立虚拟环境，首先采用3DMax将生产线的工作装置与机构所有对象包括传感器、机械手、啤酒瓶、传送带、装瓶机、旋转灌装台等进行三维建模，然后利用Unity3D对整个灌装过程各个工序进行动画仿真，包括理瓶、洗瓶、灌装、瓶盖封装、贴标签、质量检验、次品回收、正品包装等工序；2）建立PLC控制系统，进行PLC编程，实现对机械手的控制、传送带速度控制、旋转灌装台控制、各种阀门控制等，保证灌装生产线按照最佳控制策略使各个工序有序、准确地运行；3）建立PLC控制系统与虚拟仿真模拟系统的通信，采用远端设备首先通过PLC通讯协议将PLC与该远端设备实现通信，再通过RS232/485协议将远端设备与PC上位机进行通信，完成将虚拟仿真模拟系统中的数据与PLC的输入/输出点的转换，相当于PLC具有远程I/O；4）首先对理瓶工序中的设备、对象采用3DMax进行建模，采用Unity3D软件对理瓶过程进行三维动画仿真，若初始控制程序不能满足理瓶的最佳效果，则更新调整相应的控制程序，通过远端设备与虚拟仿真模拟系统进行通信，使理瓶过程的三维虚拟仿真画面相应更新，直到该工序达到最佳效果，则进入下一洗瓶工序，对洗瓶工序中的设备、对象采用3DMax进行建模，采用Unity3D软件对洗瓶过程进行三维动画仿真，若初始控制程序不能满足洗瓶的最佳效果，则更新调整相应的控制程序，通过远端设备与虚拟仿真模拟系统进行通信，使洗瓶过程的三维虚拟仿真画面相应更新，直到该工序达到最佳效果并与前一工序无缝联结，则进入下一工序，直至啤酒灌装过程的所有工序均达到最佳运行效果，将获得的最佳控制程序直接加载到实际啤酒灌装生产过程的控制系统中，即可保证啤酒灌装实际过程达到预期功能。作为本专利技术进一步的方案：所述虚拟仿真模拟系统通过3DMax和Unity3D创建虚拟仿真环境，在虚拟仿真环境内进行调试和演示，将获得的最佳控制程序直接加载到实际啤酒灌装生产过程的控制系统中。作为本专利技术再进一步的方案：所述虚拟仿真模拟系统包括PC上位机。作为本专利技术再进一步的方案：所述PLC控制系统包括控制按钮、操作手柄和指示灯。作为本专利技术再进一步的方案：所述PLC控制系统连接机械手、传送带、旋转灌装台、阀门、传感器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该基于虚拟现实技术的啤酒灌装生产线控制系统，不仅可以将啤酒生产线灌装过程进行模拟动画仿真，而且通过虚拟环境与实体PLC的交互模块，可以对虚拟环境中每个工艺或对象实时施加控制策略进行虚拟生产线的干预与控制，施加控制措施后对动画演示实时更新。通过该系统可以快速确定该生产线的最佳控制策略与方案，将获得的最佳PLC控制程序直接加载到实际啤酒灌装生产过程的控制系统中，即可保证啤酒灌装实际过程达到预期功能，并能避免实际生产线安装调试过程中耗时长以及损坏设备等安全隐患，保证灌装过程的各个工序按照最佳的控制策略有序的进行，灌装过程快速平稳、工艺更加严密，具有广阔的市场前景，值得大力推广。附图说明图1为基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统的系统结构示意图。图2为基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统的流程图。图3为基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统的具体工作流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-3，一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统，包括虚拟仿真模拟系统和远端设备、PLC控制系统，所述虚拟仿真模拟系统与远端设备双向连接，远端设备与PLC控制系统双向连接。上述，虚拟仿真模拟系统包括PC上位机。上述，虚拟仿真模拟系统通过3DMax和Unity3D创建虚拟仿真环境，在虚拟仿真环境内进行调试和演示，并将结果同步到PLC控制系统。上述，PLC控制系统包括控制按钮、操作手柄和指示灯等。上述，PLC控制系统连接机械手、传送带、旋转灌装台、阀门、传感器。上述，虚拟仿真模拟系统通过RS232/485协议连接远端设备，远端设备通过PLC通讯协议连接PLC控制系统。需要特别说明的是，上述虚拟仿真模拟系统、PLC控制系统和远端设备的具体结构及内容均为现有技术，在此不作赘述，至于PLC控制系统如何控制啤酒生产线，以及连接等均为现有技术，在此同样不作赘述。该系统不仅可以将啤酒生产线灌装过程进行模拟动画仿真，而且通过虚拟环境与实体PLC的交互模块，可以对虚拟环境中每个工艺或对象实时施加控制策略进行虚拟生产线的干预与控制，施加控制措施后对动画演示实时更新。通过该系统可以快速确定该生产线的最佳控制策略与方案，如果工艺变化或者生产线升级改造，也可以通过该系统快速确定新的、最佳的控制方案。将获得的最佳控制程序直接加载至实际生产线的控制系统中。本专利技术的工作步骤：一、建立虚拟环境，建立啤酒灌装生产线运行场景的三维仿真系统，首先采用3DMax将生产线的工作装置与机构所有对象包括传感器、机械手、啤酒瓶、传送带、装瓶机、旋转灌装台等进行三维建模，然后利用Unity3D对整个灌装过程各个工序进行动画仿真，包括理瓶、洗瓶、灌装、瓶盖封装、贴标签、质量检验、次品回收、正品包装等工序。二、建立PLC控制系统，进行PLC编程，实现对机械手的控制、传送带速度控制、旋转灌装台控制（或液位控制）、各种阀门控制等，保证灌装生产线按照最佳控制策略使各个工序有序、准确地运行。三、建立PLC控制系统与虚拟仿真模拟系统的通信，采用远端设备首先通过PLC通讯协议将PLC与该远端设备实现通信，再通过RS232/485协议将远端设备与PC上位机进行通信，完成将虚拟仿真模拟系统中的数据与PLC的输入/输出点的转换，相当于PLC具有远程I/O。四、首先对理瓶工序中的设备、对象采用3DMax进行建模，采用Unity3D软件对理瓶过程进行三维动画仿真，若初始控制程序不能满足理瓶的最佳效果，则更新调整相应的控制程序，通过远端设备与虚拟仿真模拟系统进行通信，使理瓶过程的三维虚拟仿真画面相应更新，直到该工序达到最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统，包括虚拟仿真模拟系统和远端设备、PLC控制系统，其特征在于，所述虚拟仿真模拟系统与远端设备双向连接，远端设备与PLC控制系统双向连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统，包括虚拟仿真模拟系统和远端设备、PLC控制系统，其特征在于，所述虚拟仿真模拟系统与远端设备双向连接，远端设备与PLC控制系统双向连接。2.一种基于权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的灌装生产线控制系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）建立虚拟环境，首先采用3DMax将生产线的工作装置与机构所有对象包括传感器、机械手、啤酒瓶、传送带、装瓶机、旋转灌装台等进行三维建模，然后利用Unity3D对整个灌装过程各个工序进行动画仿真，包括理瓶、洗瓶、灌装、瓶盖封装、贴标签、质量检验、次品回收、正品包装等工序；2）建立PLC控制系统，进行PLC编程，实现对机械手的控制、传送带速度控制、旋转灌装台控制、各种阀门控制等，保证灌装生产线按照最佳控制策略使各个工序有序、准确地运行；3）建立PLC控制系统与虚拟仿真模拟系统的通信，采用远端设备首先通过PLC通讯协议将PLC与该远端设备实现通信，再通过RS232/485协议将远端设备与PC上位机进行通信，完成将虚拟仿真模拟系统中的数据与PLC的输入/输出点的转换，相当于PLC具有远程I/O；4）首先对理瓶工序中的设备、对象采用3DMax进行建模，采用Unity3D软件对理瓶过程进行三维动画仿真，若初始控制程序不能满足理瓶的最佳效果，则更新调整相应的控制程序，通过远...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志锋，徐涛，崔蕾，
申请(专利权)人：启东威艾信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32