随着“工业4.0”概念的提出,世界各国都在大力推进智能制造,制造业的模式正在逐渐向着智能化方向进行转变。在智能制造生产线投入使用之前,操作人员需要到现场进行设备调试,但是现场调试存在成本高、周期长、风险大等问题。针对现场调试带来的弊端,本文设计并实现了一种面向智能制造生产线的虚拟调试系统,通过PLC、机器人控制器、数控系统等工控设备来对仿真软件中模拟的智能制造生产线进行虚拟调试。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)考虑到系统数据传输的快速性和设备接口间的兼容性,采用工业以太网对物理的工控设备和PC机进行集成通讯。基于开源组件或者设备厂商提供的PC SDK,以动态链接库的方式开发了设备驱动,设备驱动作为虚拟调试系统数据采集的基础组件,提供了PC机与设备连接和数据交互的功能。(2)根据所开发的设备驱动,设计了人性化的PC端交互控制软件,用于工控设备与仿真软件的数据交互。交互控制软件采用OSGi.NET插件框架,按照设备分类,每个设备应用程序以插件形式独立开发,每个设备插件中包括数据采集模块、交互界面模块以及数据缓存模块,其中交互界面用于观察设备数据和配置虚实交互信号,通过线程池实现多线程任务管理,使用Redis对虚实设备信号进行高速缓存。插件式的开发方式提高了软件的扩展性和通用性。(3)在仿真软件中模拟智能制造生产线场景,通过Python脚本程序获取Redis数据库中的控制信号对虚拟模型进行虚拟调试。结合所设计的系统软件,在RobotStudio中创建ABB机器人系统并编写RAPID程序实现仿真软件中多机器人拆垛和码垛任务;通过编写PLC梯形图程序、机器人程序和G代码协同控制仿真软件中智能制造加工系统的运行,并将程序下载到现场设备中验证虚拟调试的有效性。虚拟调试与现场实验结果表明,本文给出的面向智能制造生产线的虚拟调试系统能够发现并改正控制程序的不合理之处,降低现场调试风险,缩短现场调试的时间,为智能制造生产线的快速上线提供了有效的方案。