西門子面向機床行業(yè)的虛擬調(diào)試新技術(shù)應(yīng)用
機床在設(shè)計過程包括多種獨立的學(xué)科和部門。因此當(dāng)銷售團隊，結(jié)構(gòu)設(shè)計團隊，電子電氣設(shè)計團隊和自動化設(shè)計團隊試圖在一起工作時，他們面臨著大量的挑戰(zhàn)。最主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
協(xié)作受限，很多部門常常只在主要會議和項目的最后階段才與其他部門進行交流，后期需要消耗更多的時間和經(jīng)費。
為了在設(shè)計初期盡早發(fā)現(xiàn)問題，機床應(yīng)該提前進行模擬仿真。然而，根據(jù)機床的復(fù)雜程度，這個過程可能非常困難，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計方案往往是在沒有經(jīng)過嚴格的論證的情況下來決定的。
傳統(tǒng)的驗證需要一個完整的實物原型；然而，這是昂貴的并且常常只有在非常后期的階段才能實施。
機床的產(chǎn)品變型和選項復(fù)雜，需要快速實現(xiàn)設(shè)計選型，而不生產(chǎn)實物原型。
02
西門子面向機床行業(yè)的MCD虛擬調(diào)試解決方案就是一個非常完美的技術(shù)方案，推向市場以來，很快得到客戶的應(yīng)用和認可?，F(xiàn)階段西門子面向機床行業(yè)的虛擬調(diào)試解決方案如下圖所示。
圖1 西門子面向機床行業(yè)的虛擬調(diào)試解決方案
在機床虛擬調(diào)試的過程中，現(xiàn)階段主要是采用MCD+Sinumerik 840D SL的方式，將MCD和西門子數(shù)控系統(tǒng)進行虛實連接，完成機床的虛擬調(diào)試，可以調(diào)試的內(nèi)容和實現(xiàn)的功能包括：
仿真的功能：干涉、剛體、加速度等；
驗證的功能：操作順序、NC代碼、PLC代碼等；
定義的功能：功能模型、需求、驅(qū)動和傳感器等；
虛擬調(diào)試的功能：數(shù)字孿生（數(shù)字雙胞胎）驗證、校驗機電概念設(shè)計、可視化呈現(xiàn)等。
圖2.現(xiàn)階段面向機床行業(yè)的虛擬調(diào)試功能
03
3.1
CreateMyVirtual Machine技術(shù)簡介
隨著新技術(shù)的發(fā)展，西門子以“機床數(shù)字化制造——思考工業(yè)未來！”為主題，在2019年漢諾威國際機床展（EMO）上展示了面向機床行業(yè)的數(shù)字化企業(yè)解決方案。其中新推出數(shù)控系統(tǒng) —— SINUMERIK ONE將虛擬世界和現(xiàn)實世界無縫銜接， SINUMERIK ONE 不僅僅是硬件上的創(chuàng)新，其數(shù)字化雙胞胎可幫助客戶在一個虛擬環(huán)境中對工作流程進行完整的仿真和測試，從而成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素。也就是說SINUMERIK ONE將提供一套虛擬的840D數(shù)控系統(tǒng)，用于虛擬調(diào)試的應(yīng)用，這是一個全新的技術(shù)，可以搭建一個虛擬模型+虛擬數(shù)控系統(tǒng)的全虛擬環(huán)境。
使用SINUMERIK ONE "軟件在環(huán)"虛擬調(diào)試仿真解決方案，基于虛擬 SINUMERIK 控制器 Create MyVirtual Machine中的計算機配置，鏈接到仿真模型，而仿真模型使用 SIMIT 和NX MCD軟件工具實現(xiàn)。
圖3.CreateMyVirtual Machine技術(shù)簡介
3.2
MCD+CreateMyVirtual Machine的
虛擬調(diào)試新技術(shù)
MCD+CreateMyVirtual Machine的虛擬調(diào)試新技術(shù)主要的技術(shù)架構(gòu)如下圖所示，采用Create MyVirtualMachine /Operate + Create MyVirtual Machine /SIMIT Connector + SIMIT + NX MCD的方式來實現(xiàn)。
圖4.MCD+CreateMyVirtual Machine技術(shù)架構(gòu)
在NXMCD這一端已經(jīng)完全實現(xiàn)了與Create MyVirtual Machine的集成。在MCD的界面中可以直接看到Create MyVirtual Machine的菜單，通過點擊就能完成MCD和數(shù)控系統(tǒng)的連接。見下圖示意。
圖5.MCD+CreateMyVirtual Machine 軟件界面示意
連接完成后就可以進行機床的虛擬調(diào)試。虛擬調(diào)試的場景如下圖示所示。
圖6.MCD+CreateMyVirtual Machine 虛擬調(diào)試場景
CreateMyVirtual Machine /Operate + Create MyVirtual Machine /SIMIT Connector + SIMIT + NX MCD的原理流程和步驟如下圖所示。Create MyVirtual Machine /Operate通過CreateMyVirtual Machine /SIMIT Connector接口與SIMIT進行直接耦合，將NCK的位置、速度、機床配置等信息和PLC的信息以及其余信息傳遞給MCD軟件，MCD軟件則直接讀取和匹配信號，最終快速完成機床的虛擬調(diào)試閉環(huán)。
圖7.MCD+CreateMyVirtual Machine 流程和步驟
04
圖8.MCD+CreateMyVirtual Machine虛擬調(diào)試技術(shù)價值總結(jié)
MCD+CreateMyVirtual Machine MCD 虛擬調(diào)試是一個新技術(shù)應(yīng)用，在原有的解決方案基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了全虛擬環(huán)境的仿真調(diào)試，實現(xiàn)了虛擬調(diào)試閉環(huán)，是一個值得嘗試的解決方案，其價值總結(jié)如下：
支持機床的集成設(shè)計流程，從概念設(shè)計階段貫穿詳細設(shè)計和虛擬調(diào)試，這有助于降低機床研發(fā)的時間和成本，KPI大于 33%。
MCD概念設(shè)計功能支持機床研發(fā)的多方案比選，幫助技術(shù)人員實行早期設(shè)計決策。
多學(xué)科工程使工程師能夠在機械、電氣和自動化領(lǐng)域之間進行協(xié)同，加速機床研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
虛擬調(diào)試在制造真實機床之前，很早就可以開始進行自動化編程，減少實物調(diào)試驗證的次數(shù)，提前預(yù)知設(shè)計錯誤和缺陷，最終消除過程中的風(fēng)險。
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