一种基于PLC控制和数字仿真技术的实习实训方法与流程

本发明属于虚拟仿真教学，涉及一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法。

背景技术：

1、目前数控机床进行机械零件加工的教学，需要学生编写plc程序，通过plc控制终端设备进行零件加工，并对加工的零件测量、分析。正式加工之前，可以对编制的程序进行逻辑校验。上述实习实训方法存在两个问题：一是虽然程序逻辑正确，但实际执行结果可能与教学任务不相吻合，或者由于生产过程的异常干涉，导致执行结果有偏差；二是实习实训达到熟练要求会消耗大量原料，导致实习实训成本较高，也不符合绿色校园节能减排要求。

2、例如，申请号为201920946678.7的实用新型专利公开了一种零件加工的机电一体化实训装置，所述实训装置包括工作台，工作台的顶部开设有滑槽，滑槽内安装有横向电机，横向电机的输出轴上安装有丝杠，丝杠的外侧螺纹套设有滑板，滑板滑动安装在滑槽内，滑板的顶部设有传送平台，滑板的顶部开设有矩形槽，传送平台的底部焊接有齿杆，矩形槽的底部内壁上安装有纵向电机；使用此实用新型的实训装置实习实训达到熟练要求会消耗大量原料，导致实习实训成本较高，也不符合绿色校园节能减排要求。

3、因此需要一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，有效解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提出了一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法。

2、本发明技术方案如下：

3、一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，所述方法步骤包括：

4、s1：按照教学任务书规定的零件加工尺寸要求，在软件平台上编写plc程序，遵循plc通讯协议，把编写好的plc程序从软件平台传输给plc，所述plc与数控终端设备联接，plc控制数控终端设备运行；

5、s2：plc按程序运行控制数控终端设备运行产生产品外廓孪生数据，孪生数据生成的过程具体为：数控终端设备上不装夹刀具和物料运行，数控终端设备受plc控制进行零件加工过程中孪生一系列刀头终止位置数据；

6、s3：将零件加工过程的全部孪生数据由数据采集设备同步采集，并上传到数字仿真软件；

7、s4：数字仿真软件按照一组二维或多维数据对应一个虚拟产品断面建好模型，输入孪生数据便形成一系列产品断面集，一系列产品断面集组成的产品断面的集合构成虚拟产品；

8、s5：利用数字仿真软件提取步骤s4仿真的虚拟产品信息，并生成分析报告；将分析报告与教学任务相比较，如不符合要求，则返回到步骤s1；

9、s6：虚拟产品符合教学任务要求后，则通过plc控制装夹刀具和物料的数控终端设备运转，加工真实零件

10、进一步地，所述数控终端设备为数字控制设备，数字控制设备为数控机床、复合机床或加工中心。

11、进一步地，所述数控机床加工零件时孪生产生二维数据。

12、进一步地，步所述复合机床或加工中心加工零件时孪生产生多维数据。

13、进一步地，所述孪生数据生成的过程由具备数字孪生功能的数控终端设备完成，也可通过专门的数字孪生设备完成。

14、进一步地，刀头终止位置数据为以数控终端设备的脉冲当量为间隔的每一个脉冲当量处的刀头终止位置的坐标数据。

15、进一步地，所述步骤s4所述数字仿真软件批量输入数据，采用3d建模技术绘制产品图形。

16、进一步地，所述步骤s5中返回到步骤s1时，根据生成分析报告进一步修改程序。

17、进一步地，所述步骤s5中利用数字仿真软件提取步骤s4仿真的虚拟产品信息为虚拟产品直径、长度等表示产品外廓的值。

18、进一步地，所述软件平台和数字仿真软件集成为一套软件系统。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

20、本发明的方法应用时，在程序实际执行过程中先按照教学任务编写程序，程序执行时控制数控终端设备孪生出完成教学任务所需要的数据，并将数据采用仿真软件生成虚拟产品进行验证，若程序实际执行输出结果与教学任务不相吻合，则重新生成虚拟产品进行验证，直到验证成功，再执行程序加工真实产品；本发明方法先对程序执行结果进行验证，再执行程序加工真实产品，程序实际执行结果与教学任务相吻合，避免了导致执行结果产生过大的偏差以及资源的浪费，实习实训成本较低，有利于学生在不消耗大量原料情况下，达到实习实训熟练的要求。

技术特征：

1.一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述数控终端设备为数字控制设备，数字控制设备为数控机床、复合机床或加工中心。

3.根据权利要求2所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述数控机床加工零件时孪生产生二维数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述复合机床或加工中心加工零件时孪生产生多维数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述孪生数据生成的过程由具备数字孪生功能的数控终端设备完成，也可通过专门的数字孪生设备完成。

6.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，刀头终止位置数据为以数控终端设备的脉冲当量为间隔的每一个脉冲当量处的刀头终止位置的坐标数据。

7.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述步骤s4所述数字仿真软件批量输入数据，采用3d建模技术绘制产品图像。

8.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述步骤s5中返回到步骤s1时，根据生成分析报告修改程序。

9.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述步骤s5中利用数字仿真软件提取步骤s4仿真的虚拟产品信息为虚拟产品直径、长度等表示外廓的值。

10.根据权利要求1所述的一种基于plc控制和数字仿真技术的实习实训方法，其特征在于，所述软件平台和数字仿真软件可集成为一套软件系统。

技术总结
本发明公开了一种基于PLC控制和数字仿真技术的实习实训方法，所述方法的步骤包括：S1：按照教学任务编写PLC程序；S2：PLC按程序运行控制数控终端设备运行产生孪生数据；S3：将零件加工过程的孪生数据上传到数字仿真软件进行产品仿真；S4：利用数字仿真软件提取步骤S3仿真的虚拟产品信息，并生成分析报告，将分析报告与教学任务相比较，如不符合要求，则返回到步骤S1；S5：虚拟产品符合教学任务要求后，通过PLC控制装夹刀具和物料的数控终端设备运转，加工真实零件；综上所述，本发明方法先对程序执行结果进行验证，再执行程序加工真实产品，程序实际执行结果与教学任务相吻合，避免了导致执行结果产生过大的偏差以及资源的浪费，实习实训成本较低。

技术研发人员：韩智海
受保护的技术使用者：湖南星云网络信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14