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达索系统3DEXPERIENCE平台虚拟调试解决方案概述
发布时间: 2022.09.29  点击:183 次

关键词:达索系统3DEXPERIENCE平台,虚拟调试,Virtual Commissioning,DELMIA,ControlBuild
摘要:本文主要介绍基于达索系统3DEXPERIENCE平台的虚拟调试解决方案,借助平台DELMIA相关模块和CATIA ControlBuild,用户可以对产线及设备的运动过程和控制逻辑进行虚拟仿真和验证。

为什么需要虚拟调试
传统模式下,产线建设按照串行的方式完成设计、制造和现场安装调试,其中包括厂房、机械、电气等各个专业领域施工的交叉和协作。因此,企业往往面临现场安装调试阶段大量的返工问题,最终可能影响交付工期和项目成本。随着数字化工厂软件技术不断成熟,企业可以在产线方案设计阶段引入虚拟调试技术,进行产线虚拟仿真和验证,从而提前消除潜在的问题,避免调试期间造成重大损坏,减少现场的停机时间,确保项目交付周期、成本和质量。如下图所示,采用达索虚拟调试技术将会对项目产生的价值:




虚拟调试总体方案
在达索系统3DEXPERIENCE平台环境下,用户可以完整定义产线的3D布局和设备参数,与物理世界进行场景映射和连接,进而在计算机虚拟环境下,执行预定义的路径和控制逻辑,发现并消除潜在的故障,实现工业机器人等自动化设备的运动仿真,产线设备运动PLC控制逻辑仿真验证。如下图所示,基于达索系统3DEXPERIENCE平台的虚拟调试系统架构。



达索系统3DEXPERIENCE平台支持以下两种方式实现虚拟模型与外部软件及物理设备的连接:
1.CATIA ControlBuild通过共享内存的方式,实现达索系统3DEXPERIENCE平台与外部世界高实时性的连接;此外,ControlBuild也能实现OPC UA方式的连接。OPC UA(Unified Architecture,统一架构)是下一代的OPC标准,通过提供一个完整的,安全和可靠的跨平台的架构,以获取实时和历史数据和时间。
2.搭建第三方OPC Server,通过OPC DA方式实现达索系统3DEXPERIENCE平台与外部软件的连接,适用于一些简单的应用场景。

虚拟调试应用场景
本文使用第一种CATIA ControlBuild方式进行虚拟调试场景的说明。
达索系统3DEXPERIENCE平台虚拟调试解决方案根据实际用户需求,可以分为如下图所示三个应用层次,模型在环、软件在环和硬件在环。



模型在环:通过达索系统3DEXPERIENCE平台和ControlBuild构建虚拟模型进行仿真。
软件在环:在达索系统3DEXPERIENCE平台和ControlBuild的基础上,将ControlBuild的控制逻辑下载到与之连接的PLC模拟器进行虚拟验证。
硬件在环:在达索系统3DEXPERIENCE平台和ControlBuild的基础上,将ControlBuild的控制逻辑下载到与之连接的PLC硬件控制器进行虚拟验证。

虚拟调试过程展示
本节将以模型在环为例进行虚拟调试过程详细说明。
1. 在DELMIA中创建IO
在制造单元和工作站级别上分别创建输入/输出IO信号,以实现制造单元中所有工作站之间的通信。



2.在ControlBuild中创建控制软件
ControlBuild的功能窗口展示了已经定义好的梯形图程序和简单的用户界面。梯形图程序控制逻辑操作,与PLC程序保持同步;用户界面则可以看到虚拟场景中的执行进度,完成某些任务的指示灯等。



3. 从ControlBuild生成FMU连接器
控制软件开发完成后,可以创建一个FMU(Functional Mock-Up)连接器,允许ControlBuild和达索系统3DEXPERIENCE平台在共享内存中读取和写入信息。



4. 在DELMIA中映射FMU IO
在DELMIA制造单元中创建一个逻辑控制器把FMU联系起来,以便它可以使用FMU写入共享内存。



5. 运行协同仿真
打开用户界面和和梯形图程序窗口,从界面上触发设置一个IO启动信号,就可以开始模拟ControlBuild和达索系统3DEXPERIENCE平台的虚拟调试过程了。





关于上海江达
上海江达是达索系统全球知名的合作伙伴,专注于制造业、基础设施和生命科学领域的数字化转型及创新的咨询和实施服务,拥有两百余人的专家顾问实施团队和二十多年的项目经验。具备汽车、工业装备、建筑、能源、材料、高科技电子、医疗装备、航空航天、船舶、消费品包装等多个行业的应用案例和最佳实践。
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