[发明专利]面向智能制造加工的虚拟调试系统

说明书

面向智能制造加工的虚拟调试系统，主要由工控设备、PC客户端、Redis数据库模块和仿真模块组成，工控设备包括工业机器人系统、PLC、数控车床和加工中心控制器，PC客户端包括数据采集模块和交互界面模块。PC客户端基于OSGI.NET插件框架，将每个设备驱动做成插件，实时采集工控设备的信号和数据，并将数据存入Redis数据库中，PLC与数控设备通过数据库进行信号交互，仿真模块通过Python程序读取数据库数据来驱动机器人及机床模型进行加工，同时模型的状态信息也存入Redis数据库，PC客户端实时读取Redis数据库中模型状态信息并且写入PLC，使PLC中条件满足并调度机器人、数控车床及加工中心去执行任务，实现了虚实融合，能够验证智能制造加工方案的可行性。

技术领域

本发明涉及一种智能制造加工的虚拟调试系统。

背景技术

21世纪以来，物联网、云计算、大数据、移动通信、人工智能等新技术在 制造业广泛应用，制造系统集成式创新不断发展，形成新一轮工业革命的重要驱 动力。面对新一轮工业革命，世界各国都在出台制造业转型战略，美国提出“先 进制造业伙伴计划”、德国提出“工业4.0战略计划”，都将智能制造作为本国构建 制造业竞争优势的关键举措。

数字孪生(Digital Twin)，作为实现物理世界与信息世界交互与融合的有效 方法，是指通过数字技术来复制物理对象，模拟对象在现实环境中的行为，对整 个工厂的生产过程进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。 数字孪生正在成为智能制造新趋势，已经在2017、2018和2019年连续三年被世 界领先的科技研究集团Gartner评为年度十大战略性技术，预测在不久的将来将 有数十亿台设备拥有数字双胞胎，并且到2020年，估计将有210亿个连接的传 感器和端点投入使用。

虚拟调试(Virtual Commissioning)是数字孪生最好的应用，虚拟调试技术 是在虚拟环境中调试控制设备的代码，然后通过虚拟仿真来测试和验证系统方案 的可行性，再将调试代码应用到真实的场景中。产品设计过程很难预测到生产和 使用过程会不会出现问题，而虚拟调试带来许多好处之一就是验证产品的可行 性。虚拟调试允许设计者在产品生产之前进行任何修改和优化，而不会造成硬件 资源的浪费。而且这样可以节省时间，因为用户在测试过程中可以修复错误，及 时对自动化系统进行编程改进。数字模型的使用可以降低工厂更改流程的风险， 使企业在生产方面取得了显著的改进。例如汽车制造工厂在制造与装配产品时， 可以使用虚拟调试重新编程数百台机器人，而不需要花费大量时间在现场停机进 行调试。