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随着生产和科学技术的快速发展,生产过程自动控制的要求不断提高,机械设备的更新与生产工艺的技术革新显得越来越重要。在现场获取的数据很难发现设备当前可能存在的不足,因此,需要新的技术用来解决现场与研究、培训、信息验证相互促进的关系问题。虚拟现实仿真技术能够根据机械原理和生产过程的规律进行建模,并把数学模型通过分析转化为计算机能够表示的动作模型,经过节点构造设备或零件的基本形态,通过程序的流程,能够以动态再现生产的实际过程。
但是研究工作很难在现场进行,大型的机械设备也很难搬进实验室进行实物仿真,因此,我们可以设计仿DCS仿真器,用微程序控制器PLC代替机械设备。根据设备工作原理推导出现场数据对应的数学模型,产生类现场数据,从而为PC机虚拟仿真提供实时数据。这种系统称为综合仿真系统。
轮胎硫化是全刚子午线的一个典型生产过程,包括装胎、合模、硫化、启模、卸胎五个过程,我们采用综合仿真系统的设计思路,根据橡胶硫化原理和高等传热学的知识,建立起硫化阶段的有限元温度时间模型,从而为仿真提供轮胎不同部位的硫化温度实时数据。
在硫化机和PC机之间采用串行通信,只要在两者之间加入通信模块,建立起上位机和下位机的对应关系,在计算上通过Delphi编写的通讯程序读取下位机传递过来的实时数据,并将其存入实时数据库,供过程实时仿真模型使用。同时,把数据存入历史数据库,可以在脱离硫化设备的前提下,把PLC有限元模型转换为计算机内的软件有限元模型,实现单机仿真。过程仿真采用Vrml语言建立机械设备器件节点,通过JavaScript编程控制设备各个部分实际工作过程。
过程实时仿真由时间来决定每一个过程,因此,建立了五个过程的过程向量,从而组建起整个过程的向量空间,这就是硫化实时模型。通过Jsp网站设计,使仿真过程在网上进行,解决了远程仿真的问题。