[发明专利]一种仿真及实物结合的产线模拟系统及方法

说明书

本发明提供一种仿真及实物结合的产线模拟系统及方法，所述系统包括控制器、用于模拟控制器在实际产线中运行情况的仿真系统、以及用于建立控制器与仿真系统之间的逻辑、数据交互的通信系统，所述方法包括虚拟产线的建模与接口封装；通信框架构建；对控制程序进行仿真验证；完成控制程序向实际产线的嵌入。本发明的有益效果：精简了产线开发的步骤，缩短了研发周期，可以以更低的时间、经济、人力成本搭建出复杂化、多样化的被控系对象统以及交互仿真系统，在更严峻的测试条件下对控制器及控制程序进行测试，更加保证了控制器及控制程序的可靠性与稳定性。

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种仿真及实物结合的产线模拟系统及方法。

背景技术

FlexSim是美国FlexSim公司开发的三维物流仿真软件，能应用于系统建模、仿真以及实现业务流程可视化，FlexSim中的对象参数基本可以表示所有存在的实物对象，如机器装备、操作人员、传送带、叉车、仓库、集装箱等，数据信息也可以用FlexSim中丰富的模型库表示出来。

采用FlexSim全仿真进行产线模拟的优势在于，可以基于现有组件快速搭建起与现实对应的产线，无需购买实物设备进行实验，大大降低了设备采购成本，且灵活度高、自由度大，可以构建出具有复杂逻辑的控制系统，验证控制策略及方案的正确性与合理性。然而，在仿真平台中构建的逻辑体系，往往与实际控制系统的逻辑框架有所出入，因此在编写实际控制程序时，仍然需要依照规则移植逻辑，而移植过程的准确性，将会影响最终实际控制系统的逻辑与经仿真平台验证的逻辑的一致性。因此，为了保证实际控制程序的正确性，往往还需要进行实物仿真，仍然会增加时间、人力成本。

发明内容

针对全仿真系统仍需要进行逻辑移植以及全实物验证，造成系统成本高且灵活性较差的问题，本发明提供了一种结合虚拟仿真技术以及实际控制器的半实物联合仿真系统及方法。

本发明提供一种仿真及实物结合的产线模拟系统，包括控制器、用于模拟控制器在实际产线中运行情况的仿真系统、以及用于建立控制器与仿真系统之间的逻辑、数据交互的通信系统，其中：

所述控制器对实际产线进行直接控制，所述控制器与实际产线中的设备为所述仿真系统进行仿真的主体对象；所述仿真系统提供实际产线中的常用设备的建模方式，所述仿真系统还提供所述控制器中运行的控制程序的接口；所述控制器将控制程序的运行过程数据通过所述通信系统传入仿真系统中，同时所述仿真系统中获得的反馈信号通过所述通信系统传入控制器中。

进一步地，所述仿真系统提供实际产线中常用设备的建模方式，包括物流设备、智能制造设备、传感器设备的建模方式。

进一步地，所述仿真系统包括虚拟设备单元，所述虚拟设备单元提供三维模型的渲染功能，集成动力学计算组件；所述仿真系统还提供底层通信接口，所述底层通信接口用于连接所述通信系统。

进一步地，所述通信系统包括底层通信服务端以及底层通信客户端，所述底层通信服务端连接所述控制器，所述底层通信客户端连接所述仿真系统；所述底层通信服务端与所述底层通信客户端之间进行TCP/IP通信。

本发明还提供一种仿真及实物结合的产线模拟方法，采用上述系统，包括以下步骤：

101、虚拟产线的建模与接口封装：根据实际产线，基于仿真系统提供的虚拟设备单元搭建出与实际产线的关键部件一致的虚拟场景，并将实际产线的现场设备中的伺服设备及IO设备进行接口抽象；

102、通信框架构建：构建控制器与所述虚拟产线之间的通信框架，定义控制器中各应用层之间的数据协议；

103、对控制程序进行仿真验证：利用步骤102中构建的通信框架获取工业现场传来的数据，进一步得到控制器与虚拟产线需要进行交互的逻辑数据，基于所述逻辑数据，在步骤101构建的虚拟产线仿真系统下，对实际的控制程序进行逻辑验证；