西門子面向機床行業(yè)的虛擬調試新技術應用
機床在設計過程包括多種獨立的學科和部門。因此當銷售團隊，結構設計團隊，電子電氣設計團隊和自動化設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費。
為了在設計初期盡早發(fā)現(xiàn)問題，機床應該提前進行模擬仿真。然而，根據機床的復雜程度，這個過程可能非常困難，結果導致設計方案往往是在沒有經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。
機床的產品變型和選項復雜，需要快速實現(xiàn)設計選型，而不生產實物原型。
02
西門子面向機床行業(yè)的MCD虛擬調試解決方案就是一個非常完美的技術方案，推向市場以來，很快得到客戶的應用和認可。現(xiàn)階段西門子面向機床行業(yè)的虛擬調試解決方案如下圖所示。
圖1 西門子面向機床行業(yè)的虛擬調試解決方案
在機床虛擬調試的過程中，現(xiàn)階段主要是采用MCD+Sinumerik 840D SL的方式，將MCD和西門子數控系統(tǒng)進行虛實連接，完成機床的虛擬調試，可以調試的內容和實現(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、驅動和傳感器等；
虛擬調試的功能：數字孿生（數字雙胞胎）驗證、校驗機電概念設計、可視化呈現(xiàn)等。
圖2.現(xiàn)階段面向機床行業(yè)的虛擬調試功能
03
3.1
CreateMyVirtual Machine技術簡介
隨著新技術的發(fā)展，西門子以“機床數字化制造——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)的數字化企業(yè)解決方案。其中新推出數控系統(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，從而成為數字化轉型的關鍵要素。也就是說SINUMERIK ONE將提供一套虛擬的840D數控系統(tǒng)，用于虛擬調試的應用，這是一個全新的技術，可以搭建一個虛擬模型+虛擬數控系統(tǒng)的全虛擬環(huán)境。
使用SINUMERIK ONE "軟件在環(huán)"虛擬調試仿真解決方案，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技術簡介
3.2
MCD+CreateMyVirtual Machine的
虛擬調試新技術
MCD+CreateMyVirtual Machine的虛擬調試新技術主要的技術架構如下圖所示，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技術架構
在NXMCD這一端已經完全實現(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試。虛擬調試的場景如下圖示所示。
圖6.MCD+CreateMyVirtual Machine 虛擬調試場景
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試閉環(huán)。
圖7.MCD+CreateMyVirtual Machine 流程和步驟
04
圖8.MCD+CreateMyVirtual Machine虛擬調試技術價值總結
MCD+CreateMyVirtual Machine MCD 虛擬調試是一個新技術應用，在原有的解決方案基礎上，實現(xiàn)了全虛擬環(huán)境的仿真調試，實現(xiàn)了虛擬調試閉環(huán)，是一個值得嘗試的解決方案，其價值總結如下：
支持機床的集成設計流程，從概念設計階段貫穿詳細設計和虛擬調試，這有助于降低機床研發(fā)的時間和成本，KPI大于 33%。
MCD概念設計功能支持機床研發(fā)的多方案比選，幫助技術人員實行早期設計決策。
多學科工程使工程師能夠在機械、電氣和自動化領域之間進行協(xié)同，加速機床研發(fā)周期，提高產品質量。
虛擬調試在制造真實機床之前，很早就可以開始進行自動化編程，減少實物調試驗證的次數，提前預知設計錯誤和缺陷，最終消除過程中的風險。
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