[发明专利]一种基于数字孪生的近物理仿真集成调试方法及其系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的近物理仿真集成调试方法，其特征在于：包括以下步骤：

生产线仿真模型搭建步骤：依据生产线中异地设备的选型建立本地部件仿真模型，然后将所有所述本地部件仿真模型组成本地设备仿真模型，最后将所有所述本地设备仿真模型集成搭建成本地生产线仿真模型；

孪生化步骤：将所述本地生产线仿真模型通过动态孪生化生成本地生产线孪生体，其中，所述本地部件仿真模型生成了本地部件孪生体，本地设备仿真模型生成了本地设备孪生体；

所述孪生化步骤具体为：首先,基于虚拟控制器的输入输出控制对所述本地设备仿真模型进行泛化封装；

其中，对所述本地设备仿真模型进行的泛化封装包括：封装驱动设备所用到的仿真马达组件、布置匹配实际的设备传感仿真模型和创建输入输出触发函数；

然后，建立本地设备仿真模型与本地总控服务器和本地管控系统的通讯接口；

然后，通过与虚拟控制器建立通讯，校准所述本地设备仿真模型的输入输出端口；

最后，初步调试本地管控系统的过程控制的逻辑，最后形成本地生产线孪生体；

系统调试步骤：利用本地管控系统的过程控制对所述本地生产线孪生体进行本地离线仿真调试，并标记通过本地离线仿真调试的所述本地部件孪生体，然后将标记的所述本地部件孪生体替换为对应的实体部件；

硬件在环调试步骤：建立所述本地设备孪生体与本地总控服务器的本地通讯，通过仿真调试得到最终优化的控制程序；

设备在环调试步骤：当所述本地部件孪生体全部通过离线仿真调试并全部替换为对应的实体部件后，该实体部件组成的实体设备对应的异地设备通过异地控制器与本地总控服务器建立通讯，并由本地设备孪生体向异地设备下发相应的传感触发信号执行动作，其中，所述本地设备孪生体延迟下发所述传感触发信号，从而使所述本地设备孪生体超前所述异地设备动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的近物理仿真集成调试方法，其特征在于，所述生产线仿真模型搭建步骤为：

首先,依据生产线中异地设备的选型建立自动化生产线关键要素的通用三维CAD模型；

然后,采取简化、替换或删除的方式处理顶点数和面片数较大的通用三维CAD模型，得到轻量化的本地部件仿真模型；

然后,构建所述本地部件仿真模型之间清晰的模型层级结构；

最后,根据设备资源配置、车间布局规划和工艺路径规划，集成所有本地部件仿真模型和模型层级结构，构成本地设备仿真模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的近物理仿真集成调试方法，其特征在于,所述系统调试步骤具体为：

首先,在本地管控系统的过程控制下对所述本地生产线孪生体开展订单的模拟投放和执行，从而实现调试订单投放和生产过程监控功能；

然后,通过在所述本地生产线孪生体中随机产生设备故障，模拟设备远程故障诊断与维护功能的执行来实现调试故障检测与处理功能；

最后,当对应的所述本地部件孪生体通过了所述本地离线仿真调试时，则将所述本地部件孪生体替换为对应的实体部件；当所述本地部件孪生体不通过所述本地离线仿真调试时，则重新调节所述本地部件孪生体的参数。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的近物理仿真集成调试方法，其特征在于，所述硬件在环调试步骤具体为：

首先，选定本地总控服务器的型号和相对应的通讯协议，确定输入输出设备及点位地址并设计控制程序；

然后，烧录控制程序，建立本地设备孪生体与本地总控服务器的通讯并绑定点位；

然后，通过异地设备的执行部件和工艺参数，确定控制需求，配置控制程序；

然后，制定并运行仿真实验，通过本地总控服务器下发指令驱动所述本地生产线孪生体，模拟订单投放的过程控制；本地总控服务器接收各个本地部件孪生体的传感信号，并通过工业以太网分发传输到各个异地控制器中；所述异地控制器接收到传感信号后根据控制程序逻辑输出执行信号并上传到本地总控服务器，然后所述本地总控服务器转发执行信号到所述本地部件孪生体中执行模型动作控制；

最后，调试验证无误后，得到最终优化的控制程序。