智能制造系统集成工程师、虚拟调试工程师、自动化控制系统设计人员、数字孪生技术研究人员。
理解数字孪生的概念、层级架构与在智能制造中的应用价值。
掌握机电一体化虚拟调试技术(MCD虚拟调试、PLC仿真)。
能够独立完成自动化系统的虚拟调试,实现"物理未动、软件先行"。
数字孪生概述:数字孪生的定义(Digital Twin)与起源;数字孪生的核心要素(物理实体、虚拟实体、连接、数据、服务);数字孪生的层级(部件级、产品级、产线级、工厂级);数字孪生在智能制造中的应用价值(设计验证、生产优化、预测维护)。
数字孪生关键技术:建模技术(CAD几何模型、多物理场模型、行为模型);数据采集与集成(传感器数据、PLC数据、MES数据);仿真技术(CAE仿真、系统仿真);可视化技术(3D渲染、AR/VR);连接技术(OPC UA、MQTT)。
机电一体化概念设计:机电一体化系统的基本组成(机械系统、电气系统、控制系统);MCD(Mechatronics Concept Designer)的功能定位;在NX/SolidWorks中进行MCD建模;定义运动副、执行器、传感器。
虚拟调试概述:虚拟调试的概念(Virtual Commissioning);虚拟调试的价值(缩短调试周期、降低风险、提高软件质量);虚拟调试的流程(物理系统虚拟化→控制系统开发→联合仿真→调试优化→物理实施)。
PLC仿真技术:PLC仿真软件的使用(西门子PLCSIM、PLCSIM Advanced);虚拟PLC的配置;PLC程序在仿真环境中的运行;HMI与虚拟PLC的联调。
MCD与PLC的联合仿真:MCD模型与PLCSIM的连接配置;信号映射(MCD中的传感器、执行器信号与PLC的I/O信号对应);联合仿真运行;调试控制逻辑(启动、停止、故障处理)。
机器人虚拟调试:机器人控制器(RobotStudio、KUKA.Sim)的虚拟调试功能;机器人与PLC的虚拟信号交互;机器人程序的虚拟调试;机器人轨迹的优化。
数字孪生数据平台:数字孪生数据的存储与管理;时序数据库的应用;数字孪生可视化平台(ThingWorx、Azure Digital Twins、华为云IoT Stage);数字孪生体的构建与数据映射。
产线级数字孪生:产线级数字孪生的构建方法;产线3D模型的轻量化处理;设备状态数据的实时映射;产线运行数据的可视化(OEE、产量、故障);产线仿真的实时驱动。
数字孪生与预测维护:基于数字孪生的预测维护架构;设备健康指标的提取;剩余寿命(RUL)的预测模型;预测维护策略的制定;数字孪生在维护决策中的应用。
数字孪生实施案例:典型数字孪生实施案例(汽车焊装线、物流仓储系统、智能装配线)的解析;实施中的关键成功因素;常见问题与解决方案。
综合实战项目:基于MCD与PLCSIM的机电一体化虚拟调试全流程实现,包含MCD模型建立、运动副与传感器定义、PLC程序编写、信号映射、联合仿真运行、控制逻辑优化与实际调试。