【摘 要】
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随着我国“工业4.0”战略逐步推进,近年来,急速发展的自动焊接技术凭借其强大的能力为制造业向着自动化智能化发展提供了极为坚实的基础。由于普通焊接机器人加工范围有限,难以加工工程机械、汽车底盘、重载自卸车车斗等大型机械零部件,使得大型龙门架焊接机器人成为一种不可或缺的重要焊接加工设备。西门子MCD（Mechatronics Concept Design）是一种前沿的机电一体化概念设计系统,支持机械、
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随着我国“工业4.0”战略逐步推进,近年来,急速发展的自动焊接技术凭借其强大的能力为制造业向着自动化智能化发展提供了极为坚实的基础。由于普通焊接机器人加工范围有限,难以加工工程机械、汽车底盘、重载自卸车车斗等大型机械零部件,使得大型龙门架焊接机器人成为一种不可或缺的重要焊接加工设备。西门子MCD（Mechatronics Concept Design）是一种前沿的机电一体化概念设计系统,支持机械、电气和自动化多学科联合设计与仿真,是“工业4.0”背景下的新兴产品。通过MCD平台可以实现集成式工程方式,减少设计后期因跨学科集成问题造成的开发周期延长,且其提供的基于物理场的三维仿真,为设备开发后期的自动化调试阶段提供了一种虚拟调试方法,在虚拟环境中对数字化产品模型进行调试,能够缩短设备开发周期、降低调试成本并提高生产安全性。本项目基于PLC与MCD技术,开发了大型龙门架焊接机器人数字化装备,并进行了虚拟调试。本文主要研究内容如下:首先,根据功能需求设计大型龙门架焊接机器人数字化模型,确定大型龙门架焊接机器人系统的集成控制和通讯方案。从系统的运动模型、控制逻辑两方面研究三轴龙门架系统集成控制的技术与方法。其次,在西门子博途（TIA Portal）环境下,进行了硬件组态,采用TIA指令及梯形图语言编程,实现了以可编程逻辑控制器PLC对大型龙门架焊接机器人在X、Y、Z三个方向上运动的控制。然后,以NX MCD作为数字化模型创建与仿真平台,提出运用XML技术实现虚拟仿真模型与PLC输入/输出（I/O）数据之间的实时交互,在进一步利用了OPC server作为MCD与PLC通信桥梁的基础上,实现了MCD与PLC的数据交换。本文最后对大型龙门架焊接机器人控制系统进行了MCD仿真测试以及通信测试,完成大型龙门架焊接机器人控制系统设计以及虚拟调试,测试结果表明系统可行并可靠。
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