基于NX-MCD的搬运机械手虚实结合调试平台设计

本文针对自动化生产线调试过程中实际设备调试效率低、纯虚拟仿真调试脱离硬件等问题,以自动化生产线中的搬运机械手为例,设计了由虚拟仿真模型、IO接口电路板和数据采集插件组成,基于NX-MCD的搬运机械手虚实结合调试平台。

数控机床伺服系统参数设计数字孪生实验平台

为解决数控机床伺服系统参数设计相关实验,在真实机床上难开展、高耗材、安全风险大等问题,提出了一种“基于MCD+PLCSIMAdvanced+TIA架构的伺服系统参数设计数字孪生实验平台”设计方案。该方案将机床模型实体与数字孪生实验平台有机地结合起来,以“单轴伺服系统参数优化设计实验”为例,对数字孪生实验平台伺服系统的相关参数进行了调试与优化,并在机床模型实体上对其所得参数的准确性进行了验证,同时也证实了该数字孪生实验平台设计方案的可靠性。

基于NX MCD的曲轴自动生产线数字孪生系统设计

阐述基于NX MCD的曲轴自动生产线数字孪生系统设计,通过数字化建模、虚拟仿真和优化算法,实现对生产线的实时监测、预测和优化,实现曲轴生产线的数字化转型。

基于NX MCD的TWS蓝牙耳机充电仓磁铁装配自动线数字孪生体开发设计

基于NX MCD的TWS蓝牙耳机充电仓磁铁装配自动线数字孪生体设计项目,针对当前TWS蓝牙耳机市场的需求,开展基于NX MCD的TWS蓝牙耳机充电盒装配自动线数字孪生体设计研究,利用西门子数字孪生软件NX MCD(机电一体化概念设计软件)、TIA(PLC编程软件)、PLCsim Advanced(PLC高级仿真软件)完成TWS蓝牙耳机充电盒装配自动线数字孪生体机械模型的设计、PLC程序设计,并进行TWS蓝牙耳机充电盒装配线设备开发的技术创新、优化和验证控制方案,研究和设计具有安装容易、柔性化优等优点的装配线,并总结其特点,将此解决方案应用至其他各类异形插件生产线的开发生产中,服务3C数码企业生产,促进企业的数字化节能、创新、转型和发展。

基于数字孪生技术的机电一体化虚拟实训设备设计与开发

该文以数字孪生技术为基础,通过NX MCD软件构建SX-815Q机电一体化综合实训设备的加盖拧盖单元模型,建立一套实训仿真系统,并用于机电一体化专业学生实际操作中,能够以近乎真实的场景,进行深入的专业综合训练,提升学生的专业技能和实践能力,取得良好效果。

基于NX/MCD光机电一体化数字孪生体虚拟实训平台的开发

根据职业院校机电一体化实训现状与需求,借鉴数字孪生技术的实践经验,提出了数字孪生机电一体化实训平台的开发思路。基于西门子NX/MCD,以原有的INGO-558光机电一体化实体设备为例,阐述了光机电一体化设备的组成、运动流程;运用SolidWorks 2019绘制三维模型;应用西门子NX/MCD软件配置三维模型机电属性、设置信号;利用博途(TIA)软件建立模型MCD信号和PLC变量连接;编写PLC程序,配置PLC硬件平台、网络通信、工艺流程程序以及设计HMI界面;编译程序后,利用PLCsim Advanced下载程序,启动SIMIT仿真验证PLC程序的正确性以及机械结构设计的合理性。当出现与预期不同的情况时,检查PLC程序运行状况和MCD中信号触发情况及仿真序列运行情况,根据对应错误进行修改;当符合预期时,将程序下载至设备的PLC中,快速完成对设备的调试。

基于沉积模拟实验平台的多轴控制系统设计

为研究自然界的沉积现象,设计了一套基于活动底板的沉积模拟实验平台多轴控制系统。该系统以西门子SIMATIC S7-1500 PLC为核心,基于比值串级PID控制算法,通过V90伺服驱动系统,控制沉积模拟实验平台的20块活动底板做姿态运动,模拟各种地质现象。该系统能够实现姿态的NX MCD虚拟仿真、活动底板姿态构造。利用OpenGL技术搭建的上位机三维软件能够实现对各活动底板姿态数据监控等功能。经仿真以及实际测试,控制系统的同步性、协调性良好,满足对沉积模拟实验平台的多轴控制需求。

基于OPC技术的气动机械手多软件联合仿真

针对目前在PLC或气动课程教学过程中,人均实训设备数量少、课堂效率低、设备故障率高等问题,提出了通过OPC接口技术实现多个软件联合仿真的全虚拟系统。本文以气动机械手为例,运用MXOPCServer作为数据服务器来提供控制过程数据的访问接口,实现气动软件FluidSIM、三菱PLC编程软件GXWorks2和机电一体化概念设计软件NXMCD等多软件的协同仿真与数据链接和嵌入。该方法投入到实际教学过程中,各软件间的数据交互实时同步,机械手运行达到预期效果,对提高设备设计效率,缩短调试时间和开发周期有一定的参考价值和借鉴意义。

基于NX MCD的木窗成型加工机床机电概念设计与虚拟调试

为提高设计效率并降低调试成本,以木窗成型加工机床为应用案例,提出一种基于NX MCD的机电概念设计软件在环虚拟调试方法。首先阐述传统机电概念设计流程,而后引入基于NX MCD的机电概念设计,并以木窗成型加工机床为系统模型完成机电概念设计。利用S7-PLCSIM Advanced与NX MCD建立连接,完成与PLC的联合控制仿真,以此说明基于NX MCD的木窗成型加工机床机电概念设计方案的可操作性,并为后期实物调试阶段有效降低了成本与时间,对机电产品的设计思路具有一定的实际参考意义。

基于数字孪生技术的智能生产线设计与调试

分析了数字孪生技术的优势,基于西门子NX MCD平台,综合运用电气、机械、自动化专业知识,从生产线的机械模型开始,在数字化设计环境中进行物理学建模、运动学建模、电气行为建模,最终建立完整的生产线数字孪生模型,并实现与控制系统的联动联调。

基于NX MCD虚拟调试的三轴桁架搬运机械手设计

以虚拟调试技术为手段完实现了桁架搬运机械手机械和电气部分的数字化并行设计。首先对产品功能进行分析,然后利用西门子NX软件的机电一体化化概念设计模块(Mechatronics Concept Designer,MCD)完成了桁架机械手的机械设计、运动仿真环境的搭建,利用西门子博途TIA软件完成了运动控制PLC程序的编制以及人机交互界面的设计,然后通过NX MCD与TIA软件的联合仿真实现了桁架机械手的虚拟调试,最后根据合适的零部件选型完成了设备的详细设计,从而实现了在数字化环境中桁架机械手的整体设计,为后续的样机试制提供了依据。该方法通过虚拟调试的手段,将机械结构设计与电气程序设计在数字化环境下完成同步开发和设备验证,相较传统的设备开发模式缩短了产品的开发周期,为机械装备开发企业提供了借鉴。

基于MCD的玫瑰精油瓶装生产线的虚拟调试

随着科技的迅速发展,人们的物质需求日益增长。近年来玫瑰精油的需求量呈上升趋势,同时衍生出了玫瑰精油瓶的灌装工艺。为提高生产效率及降低生产、调试等成本,设计了玫瑰精油瓶装的生产线。利用UG三维建模设计出玫瑰精油瓶的模型,以NX MCD软件模拟设备运行状态,通过PLC软件编程使虚拟设备与实际设备虚实同步完成工艺。为后续的机电产品设计与实现提供一定的参考方向与价值。

基于MCD和PLC的机器人运料和AGV小车入库虚拟仿真控制系统设计

随着数字孪生技术的发展及OPC UA广泛应用于工业场景之中,西门子NX MCD机电设备仿真软件可有效仿真,实现技能训练的虚拟化。本文基于西门子NX软件的机电一体化概念设计功能,设计AGV小车智能仓储平台,建立工业机器人、打标签、传送带、AGV小车、仓储的三维模型,通过虚拟PLC信号控制MCD中各个运动功能的动作。验证了数字孪生模型在智能仓储系统中的可行性,有效节约了时间成本,提高了设备调试效率。

基于数字孪生的FMS运维监控系统设计与研究

为实现FMS运维实时性,对系统运行性能进行有效的分析与预警,提高系统运行的可视化程度,设计了基于数字孪生技术的FMS运维监控系统;采用UG进行FMS各工作单元以及环形皮带线的建模,基于NX-MCD实现模型映射与外部信号配置;搭建运维监控系统硬件环境,采用OPC与TCP/IP协议实现控制器、NX-MCD、KEPServerEX数据传输,并实现数据存储于SignalR服务器中;规划FMS各工作单元工艺流程,采用博途软件进行模块化编程,实现FMS运行控制。以UG/MCD作为加工过程监控软件、KEPServerEX6 OPC服务器与TCP/IP协议构建数据同步传输网络环境,对设备与程序进行仿真、监控与调试,达到FMS实物与数字孪生模型之间的协同运行要求,实现了基于数字孪生的FMS运维监控系统的实时性与协同性,将实时率从120%降低为101%从而达到高保真、高协同性与低延时的效果,实时性和协同性满足加工过程监控要求,实现了基于数字孪生的FMS运维监控。

轮毂智能制造生产线教学虚拟仿真系统

本项目研究的轮毂智能制造生产线教学虚拟仿真系统,结合学校及合作企业现有的生产线条件,运用NXMCD进行生产线的仿真模型构建、功能属性定义、信号映射,构建虚拟样机;在TIA博途中完成PLC控制程序与HMI设计,通过OPCUA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:产线的虚拟模型与硬件设备运行动作逻辑一致,且实时同步。从而为学生创造一个更加真实的虚拟生产环境,让学生能够在其中自由进行技术实践。

基于NX MCD的机器人磨削系统虚拟调试

为节省机器人自动化生产系统的调试成本并提高生产安全性,以机器人磨削系统为应用案例,提出一种基于三维仿真平台NX MCD的机器人自动化生产系统虚拟调试方法。在NX MCD中创建机器人磨削系统逻辑模型和机械概念模型来定义机电虚拟模型。在PC端开发RAPID和梯形图程序控制磨削机器人和PLC,实现磨削系统、机器人控制器和PLC控制器的信号实时交互。设计包含ABB应用程序和OPC客户端应用程序的集成控制软件,实现机器人和PLC的联动控制。构建机器人磨削系统虚拟调试平台,在OPC客户端添加机器人关节数据传送模块,NX MCD信号通过OPC通讯技术和数据传送模块实现了与机器人控制信号及PLC控制信号相互映射,在集成控制系统下完成机器人磨削系统的加工仿真。通过对比机器人磨削系统的实际调试情况,验证了基于NX MCD的机器人自动化生产系统虚拟调试方案的有效性。

基于NX MCD的工业机器人应用编程“1+X”证书实践训练的研究

随着数字化工业技术的发展及OPC UA广泛应用于工业场景之中,西门子NX MCD机电设备仿真软件可有效仿真工业机器人应用编程"1+X"职业技能等级证书考核设备,实现技能训练的虚拟化,有效解决现有工业机器人应用编程"1+X"职业技能等级证书推广面临的价格昂贵、安全事故频发、设备故障率高、使用效率低等诸多问题。利用NX MCD机电设备仿真可模拟大多数光机电液综合实训设备,未来将成为智能制造相关专业实作训练的主要手段,学生通过该技术可以全面掌握机电、电气自动化、工业机器人等诸多学科知识和技能,有助于智造时代下新型多元化人才的培养。

基于NX MCD的蓝牙耳机充电盒装配自动线数字孪生体设计研究

该研究基于NX MCD的TWS蓝牙耳机充电盒装配自动线数字孪生体设计将设备级的数字孪生技术应用到TWS蓝牙耳机行业,将数字孪生技术与珠三角优势产业相结合,实现数码产品产线设备零件设计的数字化、设备装配的数字化、设备物理属性的数字化、设备电气配置的数字化和设备的程序调试数字化,此过程贯穿机电设备开发的全流程,有助于推动数码产品垂直产业集群数字化转型,促进电子制造业高质量发展。

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。

速度-位置偏差耦合复合控制机电一体化仿真

四轴升降活动板系统运行时需要同步抬升并倾斜,受负载扰动后易产生姿态误差,为了避免姿态误差累积过多导致机械设备损坏,应当使用合适的位置同步控制策略。传统的位置偏差耦合控制受扰后产生的姿态误差较大,反应不够迅速。因此提出模糊增益调节的速度-位置偏差耦合复合控制方法,并在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型进行负载扰动实验。实验结果表明该方法系统在起动和受负载扰动时产生的姿态误差小,消除速度快,比传统的位置偏差耦合控制同步性能更好。为了提前验证控制方法在设备上的效果,还建立了基于PLCSIM Advanced与MCD(Mechatronics Concept Design)的机电一体化仿真平台,测试结果表明:系统整体功能完善,活动板倾斜角速度稳定,姿态误差仅0.142°。