数字化样机技术 | 三 在NX/MCD中创建虚拟调试环境

在《使用NX/MCD建立虚拟调试环境》一文中，我们讨论了利用西门子的虚拟调试解决方案（如NX/MCD模型）优化传统非标自动化设备的开发流程，以提高效率、减少试错成本和增强方案的可复用性。

绪论

本章解析了使用NX/MCD模型进行虚拟调试的环境搭建。巨观上，此流程涵盖从需求理解到设备交付的全过程，旨在整合机械与电气设计，通过数字化原型减少实际样机制作的错误成本，并提供设备硬件结构及软件逻辑的验证平台，缩短开发周期。




传统开发流程问题

在传统设备开发模式下，流程冗长且耗时昂贵，从原始需求到样品制作阶段，试错周期过长，尤其是由于机械设计与电气设计的孤立与脱节性，导致样机的复用性受限。此模式不仅增加了资源消耗，还难以有效整合机械与电气设计的关键。

虚拟调试解决方案

西门子推出的方案通过利用机电设备的数字化原型，将机械与电气设计流程融为一体。此方法旨在减少物理样机的试错成本，通过模拟确保各组件位置的匹配性，传统机械设计和电气设计间的差异性得到了较大程度的消除，使得设计能更灵活复用。

设备设计需求

设备功能设定为实现物体的循环转移与顺序摆放，主要运动包括物体的抓取与转移。详细设计包括物体放置于转盘存储并调整角度，通过夹爪抓取、移动到传输带并定位，传输带将物体送往预定位置，最后通过碰撞传感器触发后续操作。

设计与模拟流程

设备设计过程从NX12模型建立开始，分解为转盘、传输带和夹爪等主要模块。针对各运动流程进行了详尽的编码与模拟，涉及到的机械与电气设备包括异步电机、伺服电机和气缸等。通过模拟验证机械和电气设备的协同效果。

虚拟调试操作指南

利用NX/MCD建立虚拟调试环境并确保与PLC信号的映射，以验证模型实用性。包括方法概览，设备控制基础原理，关键的信号生成与设置，以及解析物理场景与控制信号间的对应关系。

结构化控制层

分析不同执行器（如电机与气缸）的控制逻辑，特别是电机控制的异步电机和伺服电机控制的转盘与气爪，以及气缸控制的夹爪运作。列出关键信号列表，以模拟真实的执行情况。

技术实践与结果

在MCD中创建动态场景和信号表，详细介绍了转盘、夹爪、传输带和传感器的具体建模与控制方法。信号的添加实现对机械运动状态的精确模拟，并通过仿真序列与运行时表达式构建逻辑控制流。借助运行时查看器观察运动参数的实时和记录信息。

总结与展望

本文综合分析了设备设计、模拟实现和成本优化的关键点，旨在通过NX/MCD虚拟调试流程革新设备开发的方式。在此，我们深入了解了如何运用数字技术验证和优化未来项目的实现路径。后续内容将继续探讨使用博途软件进行虚拟调试的高级技巧与应用。

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