今天我們分享數字化工廠仿真之驅動數字化仿真的四種方法

驅動的數字化仿真

無論是縮短上市時間，加快生產速度，降低成本，提高質量還是提高靈活性–大多數工業公司都必須應對不斷變化的挑戰，以適應市場的不斷變化。仿真為這些挑戰提供了關鍵的答案。仿真中的關鍵要素是數字模型，生產機?以虛擬的方式進行構建。基于軟件可以更順暢地構建機?，更快地建立生產線，并最大程度地利用軟件的優勢。不僅在調試階段，在從設計到安裝，操作和維修的整個生命周期中提供附加值。可以通過多種不同方式使用虛擬模型：例如，評估不同的機?設計，培訓操作員以確保順利開始生產，或在虛擬展示中用作演示模型。

數字化模擬仿真的最主要目的是盡可能復制機器，設備或工廠。為此，對于現實世界中涉及的每個組件，必須盡可能的存在虛擬世界中的等效對象。

對于真實的PLC控制器可以使用PLCSIM、PLCSIM Advanced進行模擬仿真，而真實的HMI也可以在博途提供的虛擬功能中進行仿真。對于機械部件，可以使用NX Mechatronics概念設計器（NX MCD）創建真實機器的虛擬3D圖像并進行交互。

而對于本文針對的驅動產品而言，當前的一種仿真解決方案是基于SIMIT仿真平臺實現的。此平臺可以對包含驅動產品的自動化項目進行全面測試，并可以對系統，機器和過程進行虛擬調試或者培訓。

驅動仿真的四種方法

當前基于SIMIT實現驅動仿真主要有四種方法，介紹如下。

1基于軟件標準功能模塊

方法1：基于SIMIT的標準驅動模型來實現。這種方法是利用SIMIT軟件自帶的標準模塊構建驅動通信數據級的仿真。此種方法的好處是可以非常靈活的構建需要的驅動功能和數據，但是對于工程師的準備工作負荷會有所增加。只要安裝了SIMIT軟件，就可以進行相關的仿真工作。

如果PLC使用運動控制工藝對象來與驅動器進行通信，那么可采用方法1來實現。

（自行構建驅動數據）

2基于SIMIT的擴展行為庫

為了解決或者減輕工程師在方法1中的工作量，并且為了涵蓋更多的驅動器的功能，可以使用SIMIT的擴展驅動行為庫。該庫提供額外的驅動仿真組件，作為SIMIT的標準DRIVES行為庫的擴展，可以仿真驅動的安全數據、扭矩數據、特別是可以仿真EPOS基本定位數據。仿真塊基于詳細的PROFINET數據而提供驅動器仿真。從控制器的視角，控制模型和控制真實的驅動器是一樣的。這種方法需要在SIMIT軟件之上安裝擴展行為庫。

如果PLC控制驅動使用的是基本定位功能或者安全功能，那么應該采用方法2來實現。

（利用驅動行為庫進行仿真）

3基于工藝的驅動對象來實現

方法1和方法2是基于驅動器而沒有對應的被控對象，而對于很多設備調試，比如通過驅動器控制材料的張力進行連續加工，不僅需要模擬驅動器，而且需要同時配合模擬機械和過程單元（如牽引驅動，從動軸，導輥，跳舞輥裝置和材料行為），此時，可以使用方法3 。對所描述的模擬組件進行統一建模。這使工程師可以在虛擬環境中測試和驗證收放卷的張力控制。除了張力控制還可以實現以下的基于工藝的對象仿真：

?柔版印刷機的定位

? 智能皮帶控制（多皮帶控制）

? 飛輪壓機

? 線性電機運輸系統

（應用級別仿真模型）

4SINAMICS DriveSim 軟件解決方案

除了以上的現有方法之外，西門子在2021年漢諾威工業博覽會中，提出了一種新型的SINAMICS DriveSim 軟件解決方案，當前提供的為此軟件的basic版本，是基于模型在環（MiL）的版本。使用DriveSim Basic時，工程師無需為了仿真需要自行構建驅動模型， DriveSim Basic軟件提供封閉且經過測試的驅動模型。與使用仿真程序手動搭建仿真驅動器相比，使用DriveSim Basic可以節省大量的仿真準備時間。

通過DriveSim快速簡單的模擬驅動器，可以搭建橋梁將PLC與機械模型結合起來。在設備設計前期，可以將計算出的負載曲線加載到TIA選型工具或SIZER中，進而完成驅動選型。在設備調試階段，可以結合西門子PLCSIM Advanced或NX MCD，可實施具有高度一致性的統一的開發虛擬調試流程。DriveSim可兼容很多仿真程序，如Simit、Simcenter Amesim、NX Motion或者Matlab Simulink。

審核編輯：湯梓紅