基于MCD的包裝流水線虛擬仿真及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、為了滿足機電一體化產(chǎn)品對機械制造行業(yè)虛擬仿真及監(jiān)控設(shè)計的需求，西門子工業(yè)軟件有限公司根據(jù)目前行業(yè)現(xiàn)狀以及廣泛的市場調(diào)研，提出了機電一體化概念設(shè)計（Mechatronics Concept Design, MCD）解決方案，并結(jié)合計算機輔助設(shè)計軟件UG NX開發(fā)出了MCD虛擬仿真平臺。本文基于MCD平臺進行包裝流水線虛擬仿真及監(jiān)控設(shè)計，本文設(shè)計的流水線系統(tǒng)是虛擬仿真的，但控制系統(tǒng)是實物的。本文設(shè)計的系統(tǒng)基于兩個目的。一是幫助設(shè)計人員進行包

2、裝流水線的設(shè)計，由于MCD平臺對包裝流水線虛擬仿真是基于3D平臺系統(tǒng)，因此設(shè)計人員在設(shè)計過程中可精確地看到流水線中各個環(huán)節(jié)的內(nèi)部構(gòu)件以及機構(gòu)的所有運動狀態(tài)。二是該系統(tǒng)可用于三維動畫的實時監(jiān)控， MCD在虛擬監(jiān)控方面比傳統(tǒng)視窗控制中心(WinCC)監(jiān)控效果更加清晰直觀，能夠清晰地對流水線各個環(huán)節(jié)運動狀態(tài)實時跟蹤和控制。
　　本文首先對虛擬仿真及監(jiān)控系統(tǒng)和包裝流水線仿真及監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進行分析與總結(jié)，對西門子MCD平臺在包裝

3、流水線上應(yīng)用時存在的問題進行分析并提出解決方案。然后研究基于MCD的包裝流水線虛擬仿真監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中的兩個主要問題，即仿真模型設(shè)計和模型監(jiān)控設(shè)計。仿真模型設(shè)計主要利用產(chǎn)品生命周期管理軟件Team center建立包裝流水線的需求、功能、邏輯模型結(jié)構(gòu)，在MCD平臺上根據(jù)實際流水線的運動場景，進行模型的建立、物理屬性及運動屬性的定義。為了能夠?qū)崿F(xiàn)模型與硬件數(shù)據(jù)交互進而完成監(jiān)控的目的，在模型構(gòu)建過程中，本文沒有采用傳統(tǒng)的堆積方式建立模型，而是

4、提出運用草圖拉伸方式優(yōu)化模型，通過對碰撞體與剛體的合理選取，對流水線模型進行物理屬性的改進；通過運用基于事件的仿真序列重新定義運動屬性。模型監(jiān)控設(shè)計主要利用MCD平臺提供的軟件接口完成對包裝流水線虛擬仿真系統(tǒng)和實際的PLC軟硬件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)對流水線的監(jiān)控。目前MCD與PLC進行通信過程中尚不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整交互，本文在總結(jié)MCD虛擬仿真平臺特點的基礎(chǔ)上，提出運用XML技術(shù)實現(xiàn)虛擬仿真模型與PLC輸入/輸出（I/O）數(shù)據(jù)之間的