虚拟调试技术在汽车焊接生产线上的应用研究

刘艳菊 丘柳东

摘 要 虚拟调试技术可以缩短汽车生产准备周期，减少现场程序调试的工作量，其通过利用实际的PLC控制器与虚拟的仿真平台Tecnomatix PS互联，在焊接生产线进行安装调试前，对PLC程序进行调试，减少实际现场调试的时间，提高效率。

关键词 虚拟调试;焊接生产线;PLC程序

绪论

随着人们生活水平的提高，消费者对汽车的需求，由传统的性能、舒适度等向个性化、时尚转变。不同汽车厂商之间的竞争越来越激烈，为了迅速抢占市场，汽车厂商不得不最大限度地压缩新产品的生产准备周期，以期迅速抢占市场。

在新产品的生产准备周期中，生产线的调试，是产品能否保质保量的出厂的决定性因素。减少实际生产线的调试时间，就起到了关键性的作用。虚拟调试技术就是在此背景下应运而生。

1虚拟调试技术简介

1.1 虚拟调试技术的概念

虚拟调试技术是在真实工厂调试之前，在软件环境里模拟机器人、变频器、NC等现场硬件系统的性能，验证PLC控制逻辑及机器人离线程序，进行故障性实验，及早发现问题和差错，以缩短生产线准备时间，实现虚拟世界到真实世界的无缝转化。

1.2 虚拟调试的原理

虚拟调试技术提供了一个集成环境来评估机械和电气的系统的行为，用真实的PLC控制器与虚拟的焊接数字化生产线互联，通过虚实结合的方式，在生产线正式安装调试前，完成PLC的程序的调试，对生产进行提前部署，从而规避现场调试带来的风险，降低调试风险，提高现场调试效率，节约调试时间。

整个虚拟调试过程是一项非常复杂的系统性技术，需要工艺、仿真、机器人、控制等多领域技术人员的相互配合才能完成。虚拟调试人员需求情况见表1。

（1）工艺仿真。通过导入的3D数据进行工艺布局，建立定位器，辊床等组件，对机器人工具进行安装，建立并测试焊接路径，建立换枪路径，保证mount及unmount位置，建立TCP，Tech机器人姿态，工艺仿真是进行整个虚拟调试的重要前提。

（2）CEE。CEE是Cyclic Event Evaluator的缩写，是基于事件的仿真。它和工艺仿真的最大的区别就在于，工艺仿真是基于时间的仿真，所有动作的开始或结束是由所设定的时间来控制的;而CEE是基于事件的仿真，所有的事件是外部PLC的逻辑控制信号，所有动作的执行与否取决于是否收到相应的控制信号[1]。

1）创建物料流

物料流Material Flow：表示生产过程中物料的流向，根据实际工艺需求，指定物料流动方向。如图2所示，表示OP1所产生的物料流向OP2，供OP2使用，OP2产生的物料流向OP3，供OP3使用。

2）创建传感器

根据生产线实际需要的传感器类型（光电传感器、接近传感器、属性传感器）分别创建相应的传感器的3D实体，赋予此传感器监测对象、范围等，相应的参数，并激活此传感器。

3）创建LB

Logic Block：逻辑块，简称LB;创建LB，通过添加输入、输出、运算公式等，给LB赋予逻辑;在仿真时，LB会根据公式的参数值计算出结果，并将结果输出。

（3）VKRC 机器人相关设置。通过对机器人程序的导入、信号的导入、控制器的设置、macro宏程序的编译和修改、干涉区信号的控制及测试、OLP命令的添加等，完成对机器人程序的基础测试，实现机器人在线程序循环运行。

（4）VC虚拟调试。通过Simulation PC上的PS平台、PLC控制器、PLC程序及HMI建立的通信，通过实际的PLC控制器及PLC程序，调试Simulation PC上的虚拟的3D生产线的生产逻辑，对PLC程序进行单台设备调试、机器人互锁调试、工位联动调试、故障调试等。

2虚拟调试的作用

虚拟调试在生产线建线或生产线改造过程中，都有很重要的作用;从时间成本上来说，虚拟调试通过并行工程，减少调试时间，缩短生产准备时间，减少了规划时间20%。

从成本上来说，虚拟调试最大限度减少工程变更量，减少了人工操作量，减少了调试车身的使用，共计成本降低5%。

从效率上说，虚拟调试减少了生产线中一些不必要的重复性工作，建立了典型的工艺库，经验库，使程序和工艺板块实现快速拷贝，实现信息的共享。

參考文献

[1] 高利波，赵水，吴世芳. Tecnomatix仿真在汽车焊接工作中的应用研究[J]. 现代制造技术与装备，2019（12）：117-119.