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西門子機電聯合設計調試軟件應用

發布日期:2020/04/29

1.    機電聯合設計軟件及方案


機電聯合設計軟件(Mechatronics Concept Designer, MCD),建立在NXCAD平臺上,提供多學科多部門信息相互關聯的綜合技術,實現產品的結構、電子和控制的集成設計、調試和管理,節約產品的設計和實驗成本,縮短產品的設計周期。由于具有NX CAD這個行業 的產品工程解決方案的依托,任何大型機械三維模型的裝配、建模、研發、數據整理、集成能力,均得到了有力的保障。

 

MCD借助NX平臺,以三維模型空間支持多學科多研發專業的信息化、數字化綜合建模。在產品幾何及裝配結構模型上,定義機構行為、動作軸、軸驅動、控制、耦合及時序;計算、選擇相應的驅動、控制系統;定義其電子、電氣、氣動或液壓相關設計、元件、組件;結合仿真技術完成設計和模型建立。應用NX及各專業仿真系統完成機電聯合調試仿真及SiL(Software in Loop,軟件在環),HiL(Hardware in Loop,硬件在環)各級在環測試調試。在研發單位,整合傳統IT資源、設計、工程資源及試驗室軟硬件設備資源,形成先進的機電聯合設計工程能力。

 

機電聯合設計,幫助裝備制造業的研發流程從設備需求的定義開始,從功能概念出發,綜合采用NX及系統工程/需求管理套件,進行機電產品的工程研發。涵蓋需求定義、功能模型布局設計、概念設計迭代、詳細設計,虛擬調試等階段。


2.    機電系統的功能劃分及功能設計


功能模型布局設計,將傳統的機械設計過程轉變到更高效的機電聯合設計過程。機械設計、系統控制、電氣設計乃至軟件設計將不再被看做是互相分離的學科,而是一個 的設計過程中互相關聯的各個方面。這種轉變,使現代裝備機械產品、機電產品更快的適應市場需求,更快的研發出滿足市場需求的產品。

 

MCD所提供的跨學科平臺,形成了“機電一體化”系統的明晰的視圖,并以此視圖為導向,貫穿整個機電產品研發的全過程。

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圖示流程是機電系統設計的典型步驟。當各個專業完成設計,設計結果進入后期的集成階段,系統總成之際,會發生各種各樣的問題。這些問題的發生,是由于在詳細設計階段,各個專業之間沒有有效的總體控制和相互關聯。更沒有有效的集成和同步機制來同步她們之間的工作。

 

機電聯合設計系統所提供的功能模型,則將對設備的需求、功能,通過評估,合理分配到相應的專業領域或工程部門展開設計研發工作。各個專業工程部門可以協調展開并行流程,并隨時協調評估,或者進行設計變動、方案調配、乃至設計迭代。

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3.    機電聯合仿真評估環境


機電聯合設計軟件內置的仿真驗證技術,幫助機械、機構、控制、電子各專業研發部門人員從方案設計階段即擁有了系統的仿真驗證評估能力。能夠立刻糾正設計錯誤,避免重大失誤。

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這項仿真技術非常便于使用,并具有真實的物理仿真能力,研發人員只需要簡單的設定,即可得到仿真模型。仿真器涵蓋了機械運動學、動力學、物理動態干涉等仿真能力,控制系統的各種促動器、傳感器、彈簧阻尼、機械凸輪、電子凸輪,等等。

 

仿真運行順暢,可以納入復雜設備的簡化三維模型表達,也可以直接導入完成詳細設計的三維設備裝配模型進行仿真。

 

在設備的生產環境仿真任務中,仿真器更可以設定生產物料的實際發生情況,對傳送帶和工件生產過程進行仿真。每個仿真對象運行時的物理屬性,包括實際位置、速度、加速度、角速度、角加速度等等,均可以在仿真環境隨時觀察、摘錄。


4.    支持多專業聯合設計


多專業研發技術部門、人員可以在一個 的設計環境平臺上,對同一裝備設備展開聯合設計研發:

  • 總體設計部門在系統工程平臺上對產品的總體需求,功能進行定義和拆分。

  • 機械結構、機構工程師在此環境中進行三維模型及機構、結構設計。

  • 電氣工程師在此環境中進行電機選配、促動器、傳感器安裝定位、乃至線束、線纜設計。

  • 自動化與控制編程工程師將在此環境中進行設備的控制邏輯和設備動態性能,進行時序、事件控制編程與設計。


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機械結構、機構專業可以與使用通常機械CAD軟件系 樣展開工作,他們不但可以得到NX的強大的三維設計能力,而且,也可以使用各種CAD工具產生的三維數據。

 

電氣設計部門可以從MCD中得到設備軸的載荷、速度、加速度數據,據此使用Siemens SinamicsMicromaster Sizer進行電機的計算與選配。

 

MCD將幫助工程師產生執行器、傳感器列表,提交有關專業展開電子電氣布局設計。

 

自動化與控制專業從MCD中獲得設備操作時序甘特圖(Gantt Chart),可以輸出PLCOpen XML格式的數據,用于自動化控制系統的詳細設計。

 

5.   MCD的用戶應用案例


a. 某型擴孔設備MCD模型及自動化控制程序的聯合研發設計

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b. 某型龍門銑床換刀裝置與Sinumerik 840D sl聯合調試

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