【摘 要】
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随着云计算、物联网、大数据等新一代信息技术与制造业的融合日益加深,全球的制造业进入了工业4.0时代,智能制造是制造业发展的新方向。数字孪生为智能制造的发展与应用提供了技术基础,虚拟调试技术作为数字孪生的一个应用,为智能制造生产线设计与调试提供了诸多便利。本文设计了一种基于3D多组态的产线虚拟调试系统,能够实现在产线未搭建完成时进行产线流程以及程序、逻辑调试,降低产线调试的时间风险和安全风险。本文主
【基金项目】
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国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”专项——基于3D组态的制造系统物化建模和性能仿真,课题编号:2018YFB1701002； 国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”专项——智能工厂物理-信息系统的虚拟验证与同步运行,课题编号:2018YFB1701003；
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随着云计算、物联网、大数据等新一代信息技术与制造业的融合日益加深,全球的制造业进入了工业4.0时代,智能制造是制造业发展的新方向。数字孪生为智能制造的发展与应用提供了技术基础,虚拟调试技术作为数字孪生的一个应用,为智能制造生产线设计与调试提供了诸多便利。本文设计了一种基于3D多组态的产线虚拟调试系统,能够实现在产线未搭建完成时进行产线流程以及程序、逻辑调试,降低产线调试的时间风险和安全风险。本文主要研究内容包括以下几个方面:基于组态化思想,将产线仿真系统关键装备特性分为3D模型组态、设备运动组态、生产事件组态以及产线逻辑组态,并建立产线仿真系统关键装备的多组态仿真模型。在多组态仿真模型的基础上,通过组态间的关联与映射构建产线关键要素间的弱装配关系,实现基于3D多组态的产线仿真系统的构建,从而为虚拟调试系统中虚拟产线快速搭建与运动仿真提供了软件架构支持。针对虚拟调试系统中数据双向交互问题,设计了基于工业以太网和OPC UA通讯的数据交互架构,基于工业以太网实现物理设备之间数据的集成通讯和快速传输,OPC UA通讯构建仿真软件与总控PLC程序之间的连接。设计了仿真软件的数据交互模块,构建了OPC UA客户端,实现了通过PLC程序控制虚拟产线仿真运行进而调试PLC程序。在产线仿真软件中搭建了柔性制造生产线,并实现了产线的逻辑设计与仿真调试。根据虚拟产线的运行逻辑编写了总控PLC程序,通过PLC程序控制虚拟产线的运行,利用虚拟调试系统对PLC程序进行调试与修改。最后将程序应用于现场,验证了虚拟调试系统的功能。
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