孪生与设备
孪生由什么组成
- 设备数字孪生
- 机床或单元的描述：轴和限位、驱动器、末端执行器、零点。唯一的真实来源：控制器配置总是由它生成。
- 虚拟副本
- 带双向连接的数字孪生：连接实际设备，也连接其在模拟器中的模型。对虚拟部分，模拟器的响应就是反馈；对实际部分，反馈来自驱动器和传感器，模型的响应进入比较（产线影子）。
- 机构
- 本体的参考模型：连杆、关节、限位。修改机构会改变该种类的所有机器。
- 实例
- 您现场的具体机器：自己的行程、传动比、驱动器、在单元格中的位置。
- 机床类型
- 按运动学划分的设备种类：3 轴铣床、带工作台的 5 轴、车床、6 轴机械臂。类型是运动学，而不是品牌。
- 单元
- 具有自身循环的产线单元（ISA-88 中的 Unit）：机床、机器人、输送机、变位机。单元只知道自己的标签。
- 项目与产线
- 项目是产线的一个区域：由单元组成的 3D 场景及其流程。产线是一组区域，区域之间有缓冲。
- 标签
- 单元之间的连接：写入单元的 Status → 读取单元的 Command；每条连接只有一个写入者。安全链单独布置。
- 末端执行器
- 机床或机械臂上的装置：主轴头、焊枪、夹爪、夹钳、虎钳、卡盘。
- 铭牌值和测量值
- 铭牌数值来自文件；测量数值在这台硬件上获得。数值旁显示来源。
- URDF
- 开放的机构描述格式：连杆、关节、限位。
程序
如何描述工作
- 切削程序
- 轨迹由需要从毛坯上去除的体积推导；坐标来自零件。
- 运动程序
- 轨迹由作者指定：末端执行器去哪里、怎么走。适用于任何机构。
- PLC 程序
- 采用 IEC 61131-3 的单元逻辑——SFC 或 ST——配合 PLCopen 运动功能块。
- 零件零点
- 毛坯的近左角，Z0 是其顶面。毛坯放在工作台的什么位置是装夹的属性，而不是程序的属性。
- 刀位
- 指向机床刀具表中位置的引用：直径、轮廓、伸出量、齿数、编号——一次给出。
- 虚拟轴和驱动器
- 同一个孪生可以无硬件启动（轴自行闭环），也可以在驱动器上启动。模式需明确选择。
- SFC
- IEC 61131-3 顺序语言：步、转换、动作。
- ST
- IEC 61131-3 结构化文本。
调试与实施
投产前与投产后
总线与驱动器
调试
- 从站
- EtherCAT 总线上的设备：伺服驱动器、输入输出耦合器。
- 驱动器行规
- 驱动器的角色——轴、主轴、速度模式的输送带——及其参数和限位。没有行规时，启动会以文字说明拒绝原因。
- 调试
- 操作驱动器和轴：点动、测量、参数。在 PackML 中对应 Manual 模式。
- 开放标准
- IEC 61131-3、PackML、ISA-88、AutomationML、EtherCAT、CiA 402。 全部标准
产线和单元
单元如何协同工作
- 阶段
- 带参数的最小单元动作：机床的上料、程序、下料；机器人的搬运。单元格流程指挥各阶段。
- 单元格流程
- 区域的 SFC 程序：一步是一个单元、阶段指令和按标签的完成条件。
- 端口
- 单元面向项目的输入或输出；由单元程序声明，由项目连接。工件经 in 和 out 端口传递。
- 位置
- 程序中的形式点——Pick、Place；实际点由项目在单元处指定。
- 物料连接和信息连接
- 前者传递工件——类型、尺寸、质量、位置、嵌套缓冲；后者传递不带工件的信号。
- 区域和缓冲
- 区域是一个项目，即产线的一部分；区域之间的缓冲决定停机是否传给相邻区域。
- 通道角色
- 输入或输出的含义：“零件到位”、“夹取已确认”、“挡停器”。根据角色向作者建议动作。
- 轴所有者
- 当前写入轴的执行者：机床程序、单元功能块或调试。所有者只有一个；只能在静止时切换。
- 四窗口规则
- 任何单元设置在孪生、试验台、调试和设备旁面板上的含义都相同。
程序与运行
实验室和试验台用语
- 程序类型
- 切削——轨迹由零件体积推导；运动——轨迹由作者指定。类别与设备一起一次性选定。
- 装夹
- 毛坯在哪里：机构 → 装夹 → 毛坯 → 程序零点。移动毛坯改变的是装夹零点，而不是代码。
- 调节旋钮
- 带范围和单位的程序输入变量；数值保存在单元中。
- 运动动词
- 运动程序中的意图步骤：位置、移动、钳口、搬运、翻转、焊缝。平台将其展开为程序段。
- 起点
- 孪生中运动程序开始和结束的点；这样它可以按任意顺序放入流程。
- 强制
- 在实验室中为调试向输入代入数值；急停时清除，不进入生产。
- 运行日志
- 最近的单元启动：运行到结束、已停止、错误或结果未知。
- 总线快照
- 通过扫描获得的总线设备副本；行规和绑定在实际总线和快照上都可用。
- 机型基准
- 机床类型的示例程序：检查和下发均无提示；如果基准程序报错，说明类型未配置好。
- 产线规范
- 逻辑——SFC，状态和标签——PackML，几何——开放的机构描述，交换——AutomationML。
- 名称表
- 当关节按自己的方式命名时，“机构文件关节 → 程序通道”的对应关系。