虚拟PLC仿真实验平台的设计

为解决目前PLC仿真实验平台在无PLC硬件条件下无法进行PLC实验及远程资源共享的问题,提出了一种完全虚拟条件下的PLC仿真实验平台。该实验平台由PLC仿真软件GX Simulator、工业组态软件组态王和虚拟串口软件VSPD组成。PLC仿真软件虚拟实际的PLC,工业组态软件模拟实际的控制对象,虚拟串口实现虚拟PLC和组态王的通信,并可以通过Web发布将实验平台与各个用户终端相连,实现实验资源的远程共享。该实验平台充分利用现有计算机和网络资源,满足了学生自主学习和自我学习的要求,是一种先进的PLC实验教学系统。     

面向机器人实训生产线的仿真系统设计与研究

针对传统的工业机器人实践教学模式中存在的高成本、高风险等问题,提出了一种面向机器人实训生产线的仿真系统方法,建立了受控设备的统一模型框架,并基于统一模型框架提出一种生产线仿真方法。仿真系统由受控设备模型库、生产线搭建、生产过程仿真、通信、人机交互等模块组成,为用户提供可配置的生产过程模拟仿真功能,以辅助验证所设计的生产线的运行生产情况。从受控设备中将它们的属性模型、行为模型、交互模型等共同特征抽象出来,建立虚拟受控设备的逻辑模型的框架,并基于此框架实现生产过程的仿真;基于Unity引擎对生产线进行建模与仿真,构建了虚拟生产线场景和人机交互模块;建立了一个数据交换中间件,基于Profinet技术建立中间件与PLC之间的实时通信桥梁,实现对PLC的I/O数据的采集和传输;基于共享内存技术建立数据共享区,实现虚拟场景中受控设备模型与中间件之间的数据共享。最后,通过以机器人搬运与装配生产线为例,进行了生产线的系统建模及生产过程仿真,验证了该仿真系统设计方法的有效性。     

基于MCGS的三维动态仿真系统开发

为提高动态仿真系统的实时性和人机交互性,将PLC控制技术、三维建模技术与MCGS组态软件结合,提出了一种三维动态仿真系统的设计方法。以PLC作为控制器,MCGS组态软件作为动态仿真平台,分析仿真对象的运动状态并建立三维模型,通过组合位图和坐标变换的方法设计三维动态仿真画面,然后编写仿真程序来定义虚拟控制对象的仿真动作,并将MCGS组态软件和PLC控制器建立通信实现硬件在环HIL(Hardware-in-the-loop)仿真。结果表明所开发的动态仿真系统画面真实感强,实时交互性以及可靠性良好。     

考虑摩擦学行为的机械产品虚拟样机实现方法

提出了一种包括摩擦学行为仿真的机械产品虚拟样机快速实现方法。该方法利用实体建模工具软件建立各零部件的实体模型；利用有限元分析软件通过模态迭加方法来完成各个零部件的柔性体模型；利用系统动力学分析平台将柔性体模型组装成系统模型；在系统模型基础上，将摩擦学行为仿真Fortran程序及其它学科行为仿真程序(或软件)嵌入系统模型，实现具有摩擦学行为及摩擦学行为与其它学科行为耦合仿真功能的机械产品虚拟样机。最后，通过缸套-活塞-曲轴系统虚拟样机的开发实例，验证了该方法的可行性。     

电梯控制仿真系统的研究

提出了一种面向教学和科研的高性能电梯控制仿真系统的实现框架．重点研究了基于PLC控制的电梯仿真模型功能设计和以计算机为核心的虚拟电梯系统的硬件和软件实现。该系统直观透彻地反映电梯的结构和运行规律,为各种新型电梯控制技术的进一步研究提供平台。     

基于云制造的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法及应用

基于目前对数字孪生技术、虚实融合技术、云制造技术的研究和探索,提出一种云制造模式下的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法。通过对生产线组成要素进行行为规则建模,构建生产线虚拟孪生模型;利用物联网技术实现虚拟模型与物理模型的数据融合,并基于仿真优化技术实现产品生产阶段虚实闭环迭代优化。最后基于INDICS平台,通过案例分析对本互联模型进行了有效性验证。     

基于虚拟现实的自动加工过程实验仿真系统的平台设计

迅速发展的互联网和虚拟现实技术使虚拟实验的实现成为可能。在集虚拟现实最新相关信息的基础上，这里提出基于虚拟现实的自动加工过程实验仿真系统的平台设计方案。以自动生产线为对象，文中主要阐述定制仿真实验体系构架的策略，包括：Java语言和VRML为宿主语言的选择；VRML编程与UG软件相结合的虚拟设备场景建摸方法；增强Web服务器动态交互功能的ASP、HTML、Java Applet混合应用;确保管理模块实现系统动态数据库访问和数据显示的Web服务器与数据库管理系统的组合。研制的原型系统表明，该方案所确定的策略是可行的，并能达到预期的效果。     

基于PLC与力控组态软件的液化天然气工厂模拟仿真系统设计

该文以液化天然气工厂生产工艺系统为背景,设计了一套基于PLC与力控组态软件的液化天然气工厂模拟仿真平台。以级联式液化为例,构建力控图形界面,设置组态软件与PLC间的参数,编制级联式液化PLC程序并在虚拟平台下载调试运行。上位监控计算机在脱离实际物理控制对象的情况下,可通过PLC实物指示灯显示及力控仿真界面同时观察仿真结果。该系统可实现学员培训由现场的限时学习培训转变为实验室乃至互联网的随时随地学习培训,解决LNG生产储运相关行业实训手段不足的难题。     

绞车型升沉补偿模拟试验台虚拟样机

为弥补物理样机参数修改和试验结果观察不便、运行成本高等不足,开展了绞车型升沉补偿模拟试验台虚拟样机的研究。在Simcenter 3D motion中完成多体动力学模块建模,用AMESim完成液压控制系统建模,在主仿真平台MATLAB/Simulink中完成主控制器的建模,最后基于联合仿真接口实现3个软件的联合仿真,搭建了试验台的虚拟样机。仿真与试验结果对比表明,所建立的试验台虚拟样机模型准确,能较真实反映原物理样机模型,为进一步优化绞车型升沉补偿系统的设计参数和控制策略、提高补偿精度提供了验证平台,同时该虚拟样机搭建方法也为其他复杂机电液系统的仿真提供有益参考。     

基于PRODAVE通讯的柔性制造仿真系统设计

针对目前柔性制造系统现场环境复杂、干扰较多以及系统不稳定易发生事故等因素,造成企业研发人员设计调试系统程序困难的问题,提出一种基于PRODAVE的柔性生产线仿真系统设计方案。通过西门子工业仿真开发平台创建虚拟柔性制造系统,并以S7-300实物PLC作为核心控制器,利用PRODAVE V6. 2版本通讯工具进行PLC与虚拟工程项目的实时通讯。最后运行仿真系统验证实现过程的可行性与通讯过程的准确性。该方案有效提高了研发人员工作效率。     

基于VR的起重运输机械培训仿真系统的研究

在物流运输行业迅速发展的背景下,针对现有起重运输机械操作培训中存在的时间长、效率低等种种弊端,提出了基于VR的起重运输机械培训仿真系统的设计方案。在分析仿真系统功能需求的基础上,使用3DS MAX和Open GL完成系统虚拟场景三维建模,基于Visual Studio.Net平台对OGRE图形渲染引擎进行二次开发,实现系统模型的实时渲染驱动,使用Visual C++语言开发出系统操作界面,最终实现起重运输机械的操作仿真。仿真实验结果表明该仿真系统设计合理、可靠实用,能够满足日常起重运输机械操作培训需求,具有一定的实用性和参考价值。     

基于铸造的建模与仿真

基于对某铸造企业实际生产线的深入了解，通过系统建模的方法对整个生产线进行建模，并实现多次优化，以确保模型能够在很大程度上反映真实系统的运作；采用ProModel进行模型的输入和仿真运行，以此找出整个生产线的瓶颈环节；针对瓶颈环节，运用工业工程的相关理论和方法，对瓶颈环节进行分析和优化，成功地将瓶颈转移；最后再次采用系统仿真对系统进行进一步改进，实现运作效率的大幅度提升。     

基于组态王和PLC的虚拟仿真教学实验系统的开发

基于组态王和PLC软件,开发了一个虚拟仿真的教学实验系统。建立了虚拟仿真的教学实验系统的三个模型：三层电梯、运料小车、机械手模,并运用PLC和组态王软件对其进行了仿真,得到了较直观的实验演示结果。     

复杂产品协同制造支撑环境技术的研究

简要描述了复杂产品协同制造支撑平台的系统组成、系统集成技术及其主要技术特点。重点介绍了目前自行开发成功并初步应用的多学科复杂产品虚拟样机工程支撑平台及其关键部件。该平台的新技术包括：①基于多约束条件下项目进度管理与优化为核心的项目管理技术，支持复杂产品虚拟样机工程全生命周期的管理与开发；②基于HLA／XML／Web中间件技术的多学科领域CAx／DFx工具集成方案；③符合OMG／MDA体系结构、面向组件技术、面向多学科领域的复杂产品虚拟样机高层建模语言；④基于组件技术、元模型技术、状态机理论的多学科虚拟样机协同建模与协同仿真；⑤基于HLA／VR／GIS的2D／3D可视化；⑥基于PDM技术、XML规范，面向服务的模型库管理系统；⑦基于仿真组件模型的虚拟样机仿真模型快速组装。     

基于达索数字化工厂教学体系构建与实践

利用达索工业软件数字化应用平台3D EXPERIENCE,实现智能制造工程专业数字化工厂的数字化设计、数字化工艺和数字化车间项目化教学体系构建与实践。其中,两周的三维数字化制造实习主要实现减速器三维零件的数字化建模、装配、运动仿真和虚拟制造;两周的数字化车间仿真实习实现虚拟车间搭建、管理和生产线仿真。虚拟实践平台的构建,解决了教学设备不足、实训时间少、人机比低和实习安全等问题,降低了设备成本和实训成本。     

基于NX MCD的物料装配及分拣设备设计

为实现机电成套设备的优化设计,提出一种基于NX MCD环境建模,联合TIA博途自动控制设计,实现系统仿真与调试的方法。以物料自动化装配及分拣系统的研发为例,在NX MCD中完成机械建模、物理属性定义,构建虚拟样机;在TIA博途中完成PLC控制程序与HMI设计。借助PLCsimAdvanced建立虚拟PLC与虚拟样机的信号映射,通过仿真调试对模型和程序进行验证。继而搭建硬件设备,以PROFINET工业以太网集成控制变频、伺服系统,实现实体整机运行。最后通过OPCUA通信使虚拟样机与硬件PLC进行数据交换,从而达到虚实协同运行。结果表明：装配分拣单元的虚拟模型与硬件设备运行动作逻辑一致,且实时同步。基于NX MCD的数字孪生设计方案为复杂机电产品的研发提供了行之有效的技术方案。     

基于Lightning的生产线仿真

采用基于Lightning的虚拟现实技术对生产线进行了模拟仿真。在仿真过程中采用多层模拟方法,根据在线设备的实时信号快速诊断在线设备的行为和工作状态,有效地加快了虚拟设备、工艺及控制的建模,实现了虚拟设备的行为仿真和生产线的控制过程仿真,为生产线工作状态预判及优化生产线设计提供了先进平台。     

制造系统虚拟环境的多Agent建模方法

建模与仿真是虚拟制造系统的核心，具体的制造系统虚拟环境建模必然会遇到许多新的问题，提出了制造系统虚拟环境的多Agent建模方法，以具体生产线为对象，对系统进行了划分，描述了各Agent的特征，并给出了Agent的定义与实现方法。     

可编程控制器虚拟实验平台

针对PLC控制程序调试的需要,利用C Builder开发了一套基于FPI可编程控制器的虚拟实验平台。基于该仿真平台,用户可以输入自己的助记符语言程序,进行PLC控制的虚拟实验,并在软件的主界面给出相应的运行结果。     

基于UML的桥壳生产系统仿真建模研究

采用UML对生产系统进行建模分析,并在仿真软件eM-Plant中映射实现,建立桥壳生产线仿真模型,以此对生产线进行平衡和瓶颈分析,并对生产系统的性能进行评价.应用结果表明:此方法具有实用性、有效性,为桥壳生产线的布置和改造提供了一种有效的决策手段.