为加快智能制造单元的研发速度,更好地满足客户定制化要求和快速交货需求,以翻转机械手为例,提出了一种基于机电一体化概念设计平台MCD和全集成自动化工程平台TIA博图的联合虚拟调试方法。通过功能分解、物理及电气属性定义、仿真序列设定,建立起翻转机械手的MCD概念模型,利用PLCSIM Advanced设置虚拟PLC并与机械手MCD模型进行信号映射,从而构建了软件在环虚拟调试系统。该虚拟调试系统不依赖任何硬件设备,在实物设备制造前就能快速调试PLC控制程序并验证机械设计的合理性,能大幅缩短实物设备的调试时间,降低调试成本,极大地加快定制化智能制造单元的研发速度,提高市场竞争力。

以工业机器人气动手抓为研究对象,在NX软件平台上建立了气动手抓的三维模型。根据气动手抓的需求分析,确立了其机械设计方案,同时利用NX的MCD设计,实现了控制气动手抓的动态仿真序列,验证了MCD动态仿真的可操作性,为相关设计人员提供了MCD设计参考案例。

为了解决传统生产线装配需要根据现场实际规划、反复调试的问题,现借助数字孪生技术,将虚拟调试应用于生产线设计与生产中,利用生产线的虚拟仿真技术验证设计方案的可行性。通过NX软件建立气动生产线的三维模型,以PLCSIM Adv的通信方式建立MCD模型和虚拟PLC的连接,实现TIA博图控制MCD中生产线的模型的运动。验证了基于NX MCD的气动搬运机械手生产线虚拟调试方案的可行性与有效性,为生产线的设计与装配调试提供新的思路。

运用PLCSIM Adv的通信方式,建立工业机器人气动手抓三维模型,通过一种虚拟PLC与MCD之间建立通信的方式,实现了虚拟PLC信号控制MCD中气动手抓模型,使其能完成夹紧和松开动作。同时,气动手抓的状态能够实时反馈给PLC,实现了双边通信。验证了在MCD中的PLCSIM Adv通信配置可以实现PLC外部信号对MCD模型进行控制的可行性,为从事机电一体化概念设计的相关技术人员提供了应用案例。

基于OPC技术实现虚拟仿真调试是一种很常见的技术手段,以NX软件中机电概念设计模块中的OPC UA通信配置为桥梁,搭建了MCD中的气动手抓模型与自带OPC UA服务功能的S7-1500PLC之间的通信。实现了虚拟PLC对MCD模型的控制,为机电一体化概念设计通信方式提供了一种思路。