CN116795660A - 一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，包括以下步骤：步骤1、构建虚拟仿真运行环境；步骤2、通过VBA一键生成伺服驱动器报文；步骤3、虚拟仿真运行环境功能逻辑块的编写：步骤4、虚拟仿真运行环境智能组件的编写；步骤5、虚拟仿真运行环境与PLC仿真器联合测试。本发明通解决了传统方式下，外接软件链路较多，构建成本较高，构建周期长等缺点。该方法可用于新能源锂电行业的伺服驱动装置机械设计干涉验证，电气设计程序验证等工作，提供早期验证，提前发现设计问题，减少现场设变；虚拟调试技术的应用，减少了现场调试时间，降低碰撞风险，更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及工业虚拟仿真装置技术领域。
背景技术
目前，在全球电动汽车市场快速增长带动下，新能源锂电行业迅猛发展，设备中使用大量的伺服驱动装置。而针对于伺服控制器的仿真调试一般采用虚拟3D引擎外接仿真功能库软件的方法。
本方法存在的问题是：一是针对于其它非标功能块，或非功能库中品牌设备，通用性不强；二是外接软件链路较多，构建成本较高，构建周期长，不能适应锂电行业非标化的虚拟仿真需求。
发明内容
为了解决现有的虚拟3D引擎外接仿真功能库软件的方法存在的上述问题，本发明提供了一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，包括以下步骤：
步骤1、构建虚拟仿真运行环境；
步骤2、通过VBA一键生成伺服驱动器报文；
步骤3、虚拟仿真运行环境功能逻辑块的编写：
步骤4、虚拟仿真运行环境智能组件的编写；
步骤5、虚拟仿真运行环境与PLC仿真器联合测试。
所述步骤1中，
步骤11、利用数据格式转换工具，在PC机端将机械设计3D数据转换成虚拟仿真引擎指定的数据格式，并导入其中虚拟仿真引擎中；
步骤12、在所述PC机端将虚拟仿真引擎中的机械设计3D数据按照方案布局进行位置方向调整；
步骤13、在所述PC机端将虚拟仿真引擎中的机械设计3D数据进行运动机构拆分、姿态定义。
所述步骤2中，
步骤21、通过对PLC程序中的硬件组态分析，获取到伺服驱动装置的首地址；
步骤22、利用EXCEL中VBA开发工具制作插件，输入步骤21中获取到的首地址，在PC机端一键快速生成伺服驱动器报文；
步骤23、将步骤23中生成的伺服器报文导入PLC程序符号表和虚拟仿真运行环境当中；
所述步骤3中，
步骤31、在虚拟仿真运行环境中创建功能逻辑块；
步骤32、在所述功能逻辑块输入引脚中创建STW1_Bit0控制字；
步骤33、在所述功能逻辑块输出引脚中创建ZSW1—ZSW5状态字；
步骤34、为所述功能逻辑块的ZSW1-ZSW5状态字添加逻辑关系；
所述步骤4中，
步骤41、在虚拟仿真运行环境中对步骤13中的机械设计数据创建智能组件；
步骤42、在所述智能组件输入引脚中创建STW1_Bit8、STW1_Bit9等控制字；
步骤43、在所述智能组件输出引脚中创建ZSW1_Bit10、ZSW1_Bit13等状态字；
步骤44、在所述智能组件动作编辑中创建点动运动和位置运动两种模式，并添加与输入输出引脚的对应逻辑关系。
所述步骤5中，
步骤51、将PLC离线程序或现场程序下载到PC机端的PLC仿真器中；
步骤52、建立PC机端的PLC仿真器与虚拟仿真运行环境的IO信号链接；
步骤53、通过模拟仿真运行，完成对伺服驱动装置的PLC程序验证。
一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试装置，其特征在于：包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序用于被处理器加载时执行上述的方法。
一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法的计算机可读存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适用于被处理器加载时执行上述的方法。
本发明的基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，通过对EXCEL中VBA模块的开发，一键生成伺服驱动装置所需报文，直接导入到虚拟仿真环境当中，并且通过对虚拟仿真环境中的机械设计数据添加逻辑功能块和智能组件，完成对伺服驱动装置的虚拟调试。解决了传统方式下，外接软件链路较多，构建成本较高，构建周期长等缺点。该方法可用于新能源锂电行业的伺服驱动装置机械设计干涉验证，电气设计程序验证等工作，提供早期验证，提前发现设计问题，减少现场设变；虚拟调试技术的应用，减少了现场调试时间，降低碰撞风险，更加安全可靠。
附图说明
图1是本发明实施例中虚拟仿真运行环境构建流程图。
图2是本发明实施例中VBA开发环境中函数调用流程图。
具体实施方式
本发明的基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法如图1所示，包括以下具体步骤：
步骤1、构建虚拟仿真运行环境：
步骤11、利用数据转换格式工具在PC端将机械设计3D数据由.stp格式转换为.jt格式，并封装为.cojt格式导入虚拟仿真引擎中；
步骤12、将方案阶段的布局.dwg格式导入到虚拟仿真引擎中，调整机械设计3D数据在虚拟仿真引擎中的位置方向；
步骤13、以各运动关节进行独立拆分成轴，并且按照机械限位和运动位置点，定义相关姿态。
步骤2、通过VBA编写的Excel插件一键生成伺服驱动器报文，见图2：
步骤21、通过对博图程序中的硬件组态分析，获取到伺服驱动装置组态中西门子111报文,PZD-12/12的首地址；
步骤22、打开利用VBA语言开发的一键生成报文工具，将获取到的伺服驱动装置名称、首地址以及变量表所在路径填入其中，一键生成.xlsm文件。
该文件格式如下表所示：
其中关于PLC1_STW1_Bit0，代表PLC1设备，STW1控制字，0.0位输出布尔型变量PLC1_ZSW1_Bit0，代表PLC1设备，ZSW1状态字，0.0位输入布尔型变量。
VBA开发环境中使用了Replace What()函数进行名称替换，在计算首地址偏移后，使用Round函数()进行取余运算，并用Format$()函数为地址附加IO变量类型，将计算结果自动添入模板表格中，通过SaveAs Filename()函数保存至当前目录下，文件名称自动关联为伺服驱动装置名称。
步骤23、通过该方法生成的符号表可以直接导入博图程序中；
步骤3、虚拟仿真运行环境功能逻辑块的编写：
步骤31、在虚拟仿真运行环境中创建功能逻辑块；
步骤32、在所述功能逻辑块输入引脚中创建轴的运行使能STW1_Bit0状态位；
步骤33、在所述功能逻辑块输出引脚中创建运行准备就绪ZSW1_Bit1、运行使能ZSW1_Bit2、脉冲使能ZSW5_Bit13、控制器使能ZSW5_Bit11、脉冲使能ZSW4_Bit10等状态位；
步骤34、为所述功能逻辑块的状态字添加逻辑关系。其中输出引脚运行准备就绪ZSW1_Bit1、运行使能ZSW1_Bit2、脉冲使能ZSW5_Bit13、控制器使能ZSW5_Bit11、脉冲使能ZSW4_Bit10添加逻辑与输入引脚运行准备就绪STW1_Bit0状态同步，输出引脚报警在允许范围ZSW1_Bit8、控制请求ZSW1_Bit9、参考点设置ZSW1_Bit11、接通就绪ZSW1_Bit0、滑行下降未激活ZSW1_Bit4、快速停止未激活ZSW1_Bit5、MDI激活ZSW2_Bit15、速度实际运行值偏差在公差内ZSW5_Bit8、驱动器准备好ZSW5_Bit12、斜坡上升/斜坡下降完成ZSW5_Bit0、实际转矩小于转矩极限值ZSW5_Bit1、实际速度绝对值小于速率极限值ZSW5_Bit3、超温报警ZSW5_Bit6、电源单元热过载报警ZSW5_Bit7常给高电平信号。
步骤41、在虚拟仿真运行环境中对步骤13中的机械设计数据创建智能组件；
步骤42、在所述智能组件输入引脚中创建点动1命令STW1_Bit8、点动2命令STW1_Bit9等控制字；
其中包括MDI速度STW8_9_MDI_VELOCITY，MDI的位置设定值STW6_7_MDI_TARPOS，MDI加速度STW10_MDI_ACC，MDI减速度STW11_MDI_DEC等位置控制所需引脚；
将MDI的位置设定值STW6_7_MDI_TARPOS由长整型数据转换为浮点型变量PS_TARPOS，转换过程为STW6_7_MDI_TARPOS除以1000，结果作为机构动作的目标位置；
将MDI速度STW8_9_MDI_VELOCITY由长整型数据转换为浮点型变量PS_VELOCITY，转换过程为STW8_9_MDI_VELOCITY除以1000，结果作为机构动作的目标速度；
将MDI加速度STW10_MDI_ACC由整型数据转换为浮点型变量PS_ACC，转换过程为STW10_MDI_ACC除以1000，结果作为机构动作的加速度；
将MDI减速度STW11_MDI_DEC由整型数据转换为浮点型变量PS_DEC，转换过程为STW11_MDI_DEC除以1000，结果作为机构动作的减速度；
定义驱动装置启动变量PS_START的高电平置位信号为STW1_Bit6(激活程序步任务)，复位信号为PS_ATTARPOS(到达目标位置)和非STW1_Bit4(停止任务)的或运算结果；
定义到达目标位置变量PS_ATTARPOS的高电平触发条件为判断Axis(轴当前位置)和PS_TARPOS(轴目标位置)相等是否为真；
步骤43、在所述智能组件输出引脚中创建ZSW1_Bit10、ZSW1_Bit13等状态字；
其中位置实际值ZSW6_7_XIST_A引脚反馈条件为Axis(当前轴位置)乘以1000，并由浮点型变量转换为长整型变量；
其中转速实际值ZSW8_9_XIST_A与MDI速度STW8_9_MDI_VELOCITY的值保持一致；
其中到达目标位置ZSW1_Bit10、速度极限值ZSW1_Bit13的高电平触发条件为非STW1_Bit8(点动1命令)和非STW1_Bit9(点动2命令)或运算结果和非PS_START(驱动装置启动变量)的与运算结果；
其中ZSW2_Bit10(点动激活)的高电平触发条件为STW1_Bit8(点动1命令)和STW1_Bit9(点动2命令)的或运算结果；
其中ZSW3_Bit15(运行命令激活)的高电平触发条件为STW1_Bit8(点动1命令)和STW1_Bit9(点动2命令)的或运算结果和PS_START(驱动装置启动变量)的或运算结果；
其中关于输出引脚ZSW3_Bit4(轴正向移动)，首先判断PS_TARPOS(轴目标位置)大于Axis(轴当前位置)是否为真，其结果和PS_START(驱动装置启动变量)与运算，再和STW1_Bit8(点动1命令)或运算，最终结果作为ZSW3_Bit4(轴正向移动)的高电平触发条件；
其中关于输出引脚ZSW3_Bit5(轴反向移动)，首先判断PS_TARPOS(轴目标位置)小于Axis(轴当前位置)是否为真，其结果和PS_START(驱动装置启动变量)与运算，再和STW1_Bit9(点动2命令)或运算，最终结果作为ZSW3_Bit5(轴反向移动)的高电平触发条件；
其中ZSW3_Bit2(设置固定点)和ZSW5_Bit2(实际速率值小于速率极限值)的高电平触发条件为STW1_Bit8(点动1命令)、STW1_Bit9(点动2命令)和PS_START(驱动装置启动变量)的或运算结果取反；
步骤44、在所述智能组件动作编辑中创建点动运动和位置运动两种模式，并添加与输入输出引脚的对应逻辑关系；
其点动运动的触发条件为STW1_Bit8(点动1命令)或STW1_Bit9(点动2命令)，其正向运动取STW1_Bit8(点动1命令)，负向运动取STW1_Bit9(点动2命令)，点动控制速度可由手动模式下运行伺服驱动装置速度决定；
其位置运动的触发条件为PS_START(驱动装置启动变量)，运动目标位置点关联至PS_TARPOS(轴目标位置)，加速度、减速度、目标速度分别与PS_ACC(MDI加速度)、PS_DEC(MDI减速度)、PS_VELOCITY(MDI速度)的值保持同步。
步骤5、虚拟仿真运行环境与PLC仿真器联合测试：
步骤51、将PLC离线程序或现场程序下载到PC机端的PLC仿真器PLCSIM advanced或者PLCSIM中；
步骤52、建立PC机端的PLC仿真器与虚拟仿真运行环境的信号链接，可以通过PLCSIM Advanced软件或真实PLC设备与虚拟仿真运行环境的API接口直接通讯，也可以将信号中转至OPC服务器；
步骤53、通过以上方式实现模拟运行，完成对PLC程序中伺服驱动装置的逻辑验证以及布局空间上的干涉验证工作。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、构建虚拟仿真运行环境；
步骤2、通过VBA一键生成伺服驱动器报文；
步骤3、虚拟仿真运行环境功能逻辑块的编写：
步骤4、虚拟仿真运行环境智能组件的编写；
步骤5、虚拟仿真运行环境与PLC仿真器联合测试。
2.根据权利要求1所述的一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：所述步骤1中，
步骤11、利用数据格式转换工具，在PC机端将机械设计3D数据转换成虚拟仿真引擎指定的数据格式，并导入其中虚拟仿真引擎中；
步骤12、在所述PC机端将虚拟仿真引擎中的机械设计3D数据按照方案布局进行位置方向调整；
步骤13、在所述PC机端将虚拟仿真引擎中的机械设计3D数据进行运动机构拆分、姿态定义。
3.根据权利要求1所述的一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：所述步骤2中，
步骤21、通过对PLC程序中的硬件组态分析，获取到伺服驱动装置的首地址；
步骤22、利用EXCEL中VBA开发工具制作插件，输入步骤21中获取到的首地址，在PC机端一键快速生成伺服驱动器报文；
步骤23、将步骤23中生成的伺服器报文导入PLC程序符号表和虚拟仿真运行环境当中；
4.根据权利要求1所述的一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：所述步骤3中，
步骤31、在虚拟仿真运行环境中创建功能逻辑块；
步骤32、在所述功能逻辑块输入引脚中创建STW1_Bit0控制字；
步骤33、在所述功能逻辑块输出引脚中创建ZSW1—ZSW5状态字；
步骤34、为所述功能逻辑块的ZSW1-ZSW5状态字添加逻辑关系；
5.根据权利要求1所述的一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：所述步骤4中，
步骤41、在虚拟仿真运行环境中对步骤13中的机械设计数据创建智能组件；
步骤42、在所述智能组件输入引脚中创建STW1_Bit8、STW1_Bit9等控制字；
步骤43、在所述智能组件输出引脚中创建ZSW1_Bit10、ZSW1_Bit13等状态字；
步骤44、在所述智能组件动作编辑中创建点动运动和位置运动两种模式，并添加与输入输出引脚的对应逻辑关系。
6.根据权利要求1所述的一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法，其特征在于：所述步骤5中，
步骤51、将PLC离线程序或现场程序下载到PC机端的PLC仿真器中；
步骤52、建立PC机端的PLC仿真器与虚拟仿真运行环境的IO信号链接；
步骤53、通过模拟仿真运行，完成对伺服驱动装置的PLC程序验证。
7.应用于权利要求1-6任意一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试装置，其特征在于：包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序用于被处理器加载时执行权利要求1-6所述的方法。
8.应用于权利要求1-6任意一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法的计算机可读存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适用于被处理器加载时执行权利要求1-6所述的方法。
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|---|---|---|---|
| CN202310206226.6A CN116795660A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 一种基于新能源锂电行业的伺服驱动装置虚拟调试方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117033252A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 中核武汉核电运行技术股份有限公司 | 一种基于opcua的联合仿真通信系统 |
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2023
- 2023-03-07 CN CN202310206226.6A patent/CN116795660A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117033252A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 中核武汉核电运行技术股份有限公司 | 一种基于opcua的联合仿真通信系统 |
| CN117033252B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-04-12 | 中核武汉核电运行技术股份有限公司 | 一种基于opcua的联合仿真通信系统 |
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