基于船舶管子产线的数字孪生技术研究与应用

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:calltt_stephy
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数字孪生诞生于仿真建模技术,发展于传感器技术,壮大于新一代的信息技术的突破与群体整合,已成为不少国家产型数字化升级的新抓手。船舶制造的重要一环——管子制造是典型的离散化小批量生产,以人工为主的产线信息系统无法支撑产业发展需要,无法实现系统间的协同,我国部分船舶管子加工产线面临着产业升级转型的问题。为了研究船舶管子加工产线的数字化建设,本文结合虚拟调试,对数字孪生技术进行研究,研究主要包括以下部分(1)以典型船舶管子加工产线为研究对象,研究典型工位的作用、特点、设备组成,建立其虚拟模型。研究数字孪生的特性处理,为虚拟模型分离可动部件、配置接口、属性。研究典型管子加工产线的布局,与之相结合搭建仿真虚拟产线。(2)在PLC中建立控制系统,使用产线控制系统通过数据驱动虚拟产线,设计各个工位的行为驱动流程。并研究控制系统与虚拟产线的互联互通方法,使用ADS通讯联通两者,使虚拟产线成为接受控制系统控制,反馈生产信息的数字产线。(3)同时着眼于采集数据的响应,利用数据参与到控制逻辑中,建立制造执行系统(MES)。并融合采集的数据,进行设备故障预警,对决策产生了影响。(4)使用OPC UA协议,联通MES系统与在PLC中的控制系统,由此打通MES-产线控制系统-数字产线三者数据交互方式。(5)在数字产线的基础上,加入部分实际工位中的物理设备,接受同一控制系统的控制,验证数字产线与物理产线的一致性,达到半实物仿真。同时该物理设备使用Socket通讯与数字产线交互设备的实时状态信息,数字产线实时反应物理工位的动作、执行情况,实现数字孪生。最终MES系统下达任务,控制系统接收MES任务并具体控制数字产线。数字产线及物理工位被下达的任务所影响,其动作直观反应MES对产线的控制。本文通过对MES系统及数字孪生的研究,打通信息流,实现脱离产线的虚拟调试与早期验证,减少了产线升级改造的成本,提高了产线信息化水平,强化了管控能力。
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