针对产品在设计和开发时无法预测到安装和使用的问题,论文给出了一种基于3DEXPERIENCE平台的PLC虚拟调试解决方案,并通过GA-PSO算法进行多调度流程优化。该方案以立体库流程仿真作为研究对象,实现了在项目实施的早期对PLC程序可行性和完整性的逻辑验证,通过GA-PSO混合算法,优化堆垛机批次作业任务的路径轨迹,最后对优化结果进行3DE仿真实验验证。结果表明虚拟调试技术大大缩短了整个项目的调试周期,而经过GA-PSO混合算法优化的作业任务缩短了堆垛机的运行时间,提高了仓储环节的运行效率。

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。

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出一种基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统设计方法。根据固定轨物流拣选系统的特性和调试需求,建立虚拟物理模型、虚拟执行系统和虚拟控制系统,同时对控制器-虚拟模型接口进行设计,实现虚实之间的通信。通过物流拣选系统实例,验证了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性与实用性,基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统能够降低物流拣选系统的调试周期和成本,进而提高调试效率。

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。

为加快钢筋滚丝机产品开发周期,提高制造技术的智能化,让设计人员可以提前预测机器问题从而降低开发成本,提出一种基于NX MCD的钢筋滚丝机的虚拟调试系统。搭建NX MCD+S7-PLCSIM Advanced V2.0 SP1+TIA Portal V15.1自动化联合虚拟调试平台,进行滚丝机的三维虚拟机电建模,建立虚拟PLC实现信号处理与通信,设计HMI和LAD控制程序,利用博途对加工数据进行实时可视化监控监测,通过对实例的虚拟仿真调试得到详细的设备运行参数,验证了该方法的准确性。

为解决数控机床的机电耦合多领域统一建模问题,文章在综合比较分析现有的多领域建模方法的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica建立了数控机床的多领域数字模型,并以此阐述了多领域模型的构建方法和实现过程。基于此模型,在MWorks平台下,设计了机床模拟控制器与模型的实时通信机制,实现了机床模拟控制器和模型之间的信息交互,实现了对模型虚拟调试功能的支持。通过伺服电机PI调节的实例,验证了模型对虚拟调试的支持能力从而证明了文章所构建的模型的有效性。模型的虚拟调试可降低机床调试的危险性,缩短机床调试的周期,对机床实机调试具有指导意义。