基于MCD和TIA的翻转机械手虚拟调试系统研究

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。

基于数字孪生的新型四工位刀架设计

针对当前普通四工位刀架无法进行刀具状态监测的问题,运用数字孪生技术进行了新型四工位刀架的设计开发。综合运用西门子NX、TIA、PLCSIM Advanced、SIMATIC NET等软件开展了新型四工位刀架机械结构设计、电气控制系统设计及MCD-TIA机电联合仿真。以新型四工位刀架换刀动作过程为例,验证了基于MCD-TIA仿真的数字孪生设计方案的可行性。进行了新型刀架样机系统的搭建与测试,结果表明:新型刀架换刀速度优于900 ms/工位,振动及温度数据采集响应时间低于50 ms。数字孪生的设计方法实现了机电产品研制过程中机械、电气、控制等多学科的并行设计,提升了各学科间信息融合的效率,有利于产品性能的迭代优化。

基于S7-PLCSIM Advanced的MCD转向臂与TIA通信仿真应用

【目的】针对机电一体化设备虚拟仿真调试中的通信问题,使用S7-PLCSIM Advanced中的OPC UA通信方式,来实现机电一体化概念设计与TIA的通信仿真。【方法】以转向臂为例,在TIA平台上完成对通信参数的设置和PLC组态,在西门子S7-PLCSIM Advanced软件中创建高级虚拟控制器,并与TIA建立通信。在MCD平台中定义转向臂的机电对象和运动副,并添加运动执行器和信号,在MCD中完成对外部信号的配置和映射。【结果】在建立通信后,TIA中的程序能稳定控制MCD环境中的转向臂运动,从而验证程序的可靠性和有效性。【结论】MCD能基于S7-PLCSIM Advanced的OPC UA通信方式与TIA建立稳定可靠的通信连接,为机电一体化设备虚拟仿真调试的通信方式提供一种思路。

基于NX MCD的物料装配及分拣设备设计

为实现机电成套设备的优化设计,提出一种基于NX MCD环境建模,联合TIA博途自动控制设计,实现系统仿真与调试的方法。以物料自动化装配及分拣系统的研发为例,在NX MCD中完成机械建模、物理属性定义,构建虚拟样机;在TIA博途中完成PLC控制程序与HMI设计。借助PLCsim Advanced建立虚拟PLC与虚拟样机的信号映射,通过仿真调试对模型和程序进行验证。继而搭建硬件设备,以PROFINET工业以太网集成控制变频、伺服系统,实现实体整机运行。最后通过OPC UA通信使虚拟样机与硬件PLC进行数据交换,从而达到虚实协同运行。结果表明:装配分拣单元的虚拟模型与硬件设备运行动作逻辑一致,且实时同步。基于NX MCD的数字孪生设计方案为复杂机电产品的研发提供了行之有效的技术方案。

井下仪器数字样机半实物仿真分析

建立了随钻地层测压取样仪数字样机,进行了半实物仿真分析,解决了井下仪器研发周期长、设计难度大等问题。井下仪器数字样机半实物仿真基于西门子机电一体化设计平台(MCD),结合西门子全集成自动化软件编程平台博途(TIA Portal)共同实现。通过西门子通用设计软件NX MCD完成数字样机的快速设计,并根据井下仪器的实际控制运动过程,在MCD中快速完成样机的机电以及控制特性设计。结合博途(TIA Portal)系统的同步机制,实现了自动化平台与数字样机的快速集成、通讯控制、自动同步,并实现了MCD与可编程逻辑控制器的数据快速交换。与传统视窗控制中心相比,其仿真效果更清晰、更直观、更便捷,大大缩短了产品设计周期。

基于NX MCD的数控机床虚拟调试

为有效提高数控机床设计、研发和调试的效率,借助虚拟调试技术节省机床调试的成本并降低实物调试的风险。提出了一种基于NX MCD的数控机床软件在环虚拟调试方法。通过PLCSIM Advanced构建虚拟PLC,运用TIA博图作为数据通讯和实时监测的虚拟验证手段,并以数控机床的模型和PLC控制程序的联合仿真为应用案例,验证了基于NX MCD的数控机床虚拟调试方案的可行性和有效性,并为数控机床和自动化设备的设计和调试提供了一种思路。