机电集成技术（高级）课件 模块五 典型产线的机电集成 虚拟调试认知.pptxVIP

虚拟调试认知——课证融通课程

虚拟调试认知1系统仿真与虚拟调试2

1.虚拟调试认知虚拟调试概念虚拟调试，是虚拟现实技术在工业领域应用的具象，其技术可以通过虚拟技术创建出物理制造环境的数字复制品，即数字孪生设备，用于测试和验证产品设计的合理性，虚拟调试的物料流与数据流与实际设备均保持一致。例如，可以在计算机上模拟整个生产过程，包括工业机器人、自动化设备、PLC、变频器、电机等单元。

1.虚拟调试认知模型虚拟化的具体情况见下表。真实环境虚拟环境HMI虚拟HMI控制器虚拟控制器传感器与执行器虚拟传感器与执行器表1模型虚拟化(1)

1.虚拟调试认知模型虚拟化的具体情况见下表。表2模型虚拟化(2)真实环境虚拟环境机械单元、生产线虚拟机械单元、生产线

1.虚拟调试认知数字孪生，作为实现物理世界与信息世界交互与融合的有效方法，是指通过数字技术来复制物理对象，模拟对象在现实环境中的行为，对整个工厂的生产过程进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。虚拟调试是数字孪生最好的应用，虚拟调试技术是在虚拟环境中调试控制设备的代码，然后通过虚拟仿真来测试和验证系统方案的可行性，再将调试代码应用到真实的场景中。该虚实融合的虚拟调试技术的优势在于降低了调试成本和风险、减少了现场调试时间、提升了工作质量、验证PLC的逻辑及产品的可行性。

1.虚拟调试认知虚拟调试优势通常设备的开发是循序渐进的，机械设计、电气设计和自动化设计依次进行。如果在开发过程中的任何地方没有被检测到，则每个开发阶段的错误成本将大大增加，为检测到的错误可能会在现场调试期间造成设备重大的损坏。同理，如果设备后期需要升级优化，就必须找到理想的停机时间（越小越好）。

1.虚拟调试认知如图所示，虚拟化调试就是构建数字化的孪生设备，基于该孪生设备，机械设计、电气设计和自动化设计就可以并行进行，通过虚拟调试（测试）就可以在早起阶段发现故障点，如此也可以使现场的调试速度更快，风险更低，同时也可降低成本，大大提高产品的灵活性和生产力。（1）现场调试（2）虚拟调试

1.虚拟调试认知总体而言，虚拟调试具有以下优势。（1）快速调试对比在工业现场使用实际的设备进行调试，虚拟调试可以在办公室的数字开发环境中实现。机器设备在调试过程中的广泛测试可以及早的识别、消除设计错误和功能错误，同时也大大加快了实际的调试过程。（2）提升工程质量虚拟调试可以并行进行工程设计，并行仿真和测试的结果可以有效提高设计人员的工程设计质量。另外部分虚拟调试使用虚拟控制器来测试实际的PLC程序，使得控制系统在实际调试时能够满足与其的控制效果。

1.虚拟调试认知（3）降低成本虚拟调试使得现场调试时间大大减少，调试错误风险降低，调试周期变短。并且由于在设计阶段就进行了大量的测试和验证，在实际调试过程中只需要进行较少工作量的修正。这也会大大降低开发成本。（4）降低风险在虚拟调试期间，一切测试都在虚拟环境中，不会造成设备的损坏和人员的伤亡。另外其广泛的故障排除也可显著降低实际机器中的错误风险。

1.虚拟调试认知虚拟调试功能需求如图所示，对于不同的调试应用对象，虚拟调试的主要需求侧重是有所不同的。

1.虚拟调试认知（1）机械部件当调试对象为机械部件（如传感器、气缸、电机等）时，着重于该机械部件的两类参数，一方面针对机械部件的几何尺寸及其他物理性能等机械参数进行验证；另一方面针对该机械部件的性能参数以及能耗等电气参数进行虚拟测试。从而在该机械部件建造之前，各个参数均已经过系统优化和验证。

1.虚拟调试认知（2）机电设备这里所谓的机电设备主要指单体的设备，其主要包括机械设计、电气设计、机械自动化设计的虚拟调试以及最终样机的功能验证。机械设计：机械部件尺寸、运动干涉验证；机械部件的运动参数，如材料、摩擦系数、传动比等等。电气设计：电机控制扭矩验证、电机运动控制验证；传感器、气缸等选型的验证以及安装位置的验证；

1.虚拟调试认知机械自动化设计：设备PLC程序的逻辑验证、驱动报文验证、IO交互验证等；虚拟控制功能验证、人机交互验证等。样机功能验证：此处主要是机电设备的工艺验证，其加工对象可以是刚性的，诸如码垛、装配、抓取、传送等，加工对象也可以是柔性的，如折弯，切割、冲压等。

1.虚拟调试认知（3）生产单元/工作站工作站的虚拟调试不再单单着眼于单台设备的细节运动，而是针对整个工作站的功能验证，如物料在设备之间的流转情况，设备与设备之间的运动干涉情况、工作站内的运动节拍以及工作站的生产工艺验证及优化。现在大多生产单元和工作站均配置有工业机器人，因此工业机器人的离线编程、轨迹调试及优化、IO信号交互调试也是工作站虚拟调试的重要内容。（4）生产工厂/生产线生产线调试是在工作站的基础上，主要着眼于车间布局、生产物流设计、产能、节拍等生产系统进行定量