劉艷菊 丘柳東

摘 要 虛擬調(diào)試技術(shù)可以縮短汽車生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少現(xiàn)場程序調(diào)試的工作量，其通過利用實(shí)際的PLC控制器與虛擬的仿真平臺(tái)Tecnomatix PS互聯(lián)，在焊接生產(chǎn)線進(jìn)行安裝調(diào)試前，對PLC程序進(jìn)行調(diào)試，減少實(shí)際現(xiàn)場調(diào)試的時(shí)間，提高效率。

關(guān)鍵詞 虛擬調(diào)試;焊接生產(chǎn)線;PLC程序

緒論

隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對汽車的需求，由傳統(tǒng)的性能、舒適度等向個(gè)性化、時(shí)尚轉(zhuǎn)變。不同汽車廠商之間的競爭越來越激烈，為了迅速搶占市場，汽車廠商不得不最大限度地壓縮新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，以期迅速搶占市場。

在新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期中，生產(chǎn)線的調(diào)試，是產(chǎn)品能否保質(zhì)保量的出廠的決定性因素。減少實(shí)際生產(chǎn)線的調(diào)試時(shí)間，就起到了關(guān)鍵性的作用。虛擬調(diào)試技術(shù)就是在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。

1虛擬調(diào)試技術(shù)簡介

1.1 虛擬調(diào)試技術(shù)的概念

虛擬調(diào)試技術(shù)是在真實(shí)工廠調(diào)試之前，在軟件環(huán)境里模擬機(jī)器人、變頻器、NC等現(xiàn)場硬件系統(tǒng)的性能，驗(yàn)證PLC控制邏輯及機(jī)器人離線程序，進(jìn)行故障性實(shí)驗(yàn)，及早發(fā)現(xiàn)問題和差錯(cuò)，以縮短生產(chǎn)線準(zhǔn)備時(shí)間，實(shí)現(xiàn)虛擬世界到真實(shí)世界的無縫轉(zhuǎn)化。

1.2 虛擬調(diào)試的原理

虛擬調(diào)試技術(shù)提供了一個(gè)集成環(huán)境來評估機(jī)械和電氣的系統(tǒng)的行為，用真實(shí)的PLC控制器與虛擬的焊接數(shù)字化生產(chǎn)線互聯(lián)，通過虛實(shí)結(jié)合的方式，在生產(chǎn)線正式安裝調(diào)試前，完成PLC的程序的調(diào)試，對生產(chǎn)進(jìn)行提前部署，從而規(guī)避現(xiàn)場調(diào)試帶來的風(fēng)險(xiǎn)，降低調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)，提高現(xiàn)場調(diào)試效率，節(jié)約調(diào)試時(shí)間。

整個(gè)虛擬調(diào)試過程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)性技術(shù)，需要工藝、仿真、機(jī)器人、控制等多領(lǐng)域技術(shù)人員的相互配合才能完成。虛擬調(diào)試人員需求情況見表1。

（1）工藝仿真。通過導(dǎo)入的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝布局，建立定位器，輥床等組件，對機(jī)器人工具進(jìn)行安裝，建立并測試焊接路徑，建立換槍路徑，保證mount及unmount位置，建立TCP，Tech機(jī)器人姿態(tài)，工藝仿真是進(jìn)行整個(gè)虛擬調(diào)試的重要前提。

（2）CEE。CEE是Cyclic Event Evaluator的縮寫，是基于事件的仿真。它和工藝仿真的最大的區(qū)別就在于，工藝仿真是基于時(shí)間的仿真，所有動(dòng)作的開始或結(jié)束是由所設(shè)定的時(shí)間來控制的;而CEE是基于事件的仿真，所有的事件是外部PLC的邏輯控制信號(hào)，所有動(dòng)作的執(zhí)行與否取決于是否收到相應(yīng)的控制信號(hào)[1]。

1）創(chuàng)建物料流

物料流Material Flow：表示生產(chǎn)過程中物料的流向，根據(jù)實(shí)際工藝需求，指定物料流動(dòng)方向。如圖2所示，表示OP1所產(chǎn)生的物料流向OP2，供OP2使用，OP2產(chǎn)生的物料流向OP3，供OP3使用。

2）創(chuàng)建傳感器

根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際需要的傳感器類型（光電傳感器、接近傳感器、屬性傳感器）分別創(chuàng)建相應(yīng)的傳感器的3D實(shí)體，賦予此傳感器監(jiān)測對象、范圍等，相應(yīng)的參數(shù)，并激活此傳感器。

3）創(chuàng)建LB

Logic Block：邏輯塊，簡稱LB;創(chuàng)建LB，通過添加輸入、輸出、運(yùn)算公式等，給LB賦予邏輯;在仿真時(shí)，LB會(huì)根據(jù)公式的參數(shù)值計(jì)算出結(jié)果，并將結(jié)果輸出。

（3）VKRC 機(jī)器人相關(guān)設(shè)置。通過對機(jī)器人程序的導(dǎo)入、信號(hào)的導(dǎo)入、控制器的設(shè)置、macro宏程序的編譯和修改、干涉區(qū)信號(hào)的控制及測試、OLP命令的添加等，完成對機(jī)器人程序的基礎(chǔ)測試，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在線程序循環(huán)運(yùn)行。

（4）VC虛擬調(diào)試。通過Simulation PC上的PS平臺(tái)、PLC控制器、PLC程序及HMI建立的通信，通過實(shí)際的PLC控制器及PLC程序，調(diào)試Simulation PC上的虛擬的3D生產(chǎn)線的生產(chǎn)邏輯，對PLC程序進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備調(diào)試、機(jī)器人互鎖調(diào)試、工位聯(lián)動(dòng)調(diào)試、故障調(diào)試等。

2虛擬調(diào)試的作用

虛擬調(diào)試在生產(chǎn)線建線或生產(chǎn)線改造過程中，都有很重要的作用;從時(shí)間成本上來說，虛擬調(diào)試通過并行工程，減少調(diào)試時(shí)間，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，減少了規(guī)劃時(shí)間20%。

從成本上來說，虛擬調(diào)試最大限度減少工程變更量，減少了人工操作量，減少了調(diào)試車身的使用，共計(jì)成本降低5%。

從效率上說，虛擬調(diào)試減少了生產(chǎn)線中一些不必要的重復(fù)性工作，建立了典型的工藝庫，經(jīng)驗(yàn)庫，使程序和工藝板塊實(shí)現(xiàn)快速拷貝，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

參考文獻(xiàn)

[1] 高利波，趙水，吳世芳. Tecnomatix仿真在汽車焊接工作中的應(yīng)用研究[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（12）：117-119.