西门子基于PLC数据匹配的拆码垛机MCD虚拟样机调试和运动学仿真研究.pdf
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基于PLC数据匹配的拆码垛机MCD虚拟样机调试和运
动学仿真研究
兰涛、屈晓慧、秦超
LAN Tao、QU Xiao-hui、QIN Chao
河南腾龙信息工程有限公司 450001
摘要
本文基于UG
NX对拆码垛机进行联合仿真，首先在MCD模块进行模型的相关定义，然后将模型通过OPC协
议与PLC和触摸屏相连接，通过PLC和触摸屏来控制模型的运动。通过该模型，研究各个运动
机构在PLC的控制下运动速度的减速、加速、运动轨迹和运行时间否满足要求。通过模型的仿
真运行，可以确定设备各个机构的最佳运行速度和行程开关布置位置，减少了现场调试的工作
量。
关键词：拆码垛机、机电联合仿真、运动学、MCD、UG NX
1、引言
随着德国政府提出《德国2020高技术战略》，
工业4.0的概念已经深入人心。我国政府也提
出：到2025年迈入制造强国行列。我国的工业
制造加工业将迎来发展的快车道。
[1]
随着加工制造设备更新换代的加速，现代机
械、电气设计的时间也在不断的缩短，新的设
计方法层出不穷。现有的常用设计方法通常
为：将机械设备建立模型后对该模型进行有
限元仿真分析和运动学仿真分析，对电控程
序在软件内运行调试，最终待机械设备和电
气设备安装完成后进行联合调试，以确保该
设备符合设计要求。这种设计方法虽然在设
计阶段有部分机械和电气调试仿真，但机械
仿真和电控程序仿真始终是互相独立、不相
关的。
西门子公司的UGNX软件集成的机电概念设
计（MCD）模块具有将机械运动仿真和PLC控
制程序进行集成仿真的功能。该功能可以在
虚拟环境中对所设计的产品进行快速评估，
增强机械、电子和自动化设计师的协作，而且
通过虚拟样机的调试减少了制造样机的时间
和成本。
[2]
本次研究的码垛机主要用于物流箱的拆垛和
码垛功能，在设计过程中建立基于UGNX的
虚拟样机，并运用MCD模块对其进行虚拟仿
真分析，以得到相关运动数据。
2、码垛机简介
图1 码垛机示意图
本次所研究的拆码垛机是针对电表存储单元
电表周转箱，主要功能：入库时进行拆垛功能
，出库时进行码垛功能。
总体方案和工作原理。
拆垛：
①首先人工推运由12个周转箱组成的箱垛到
预定位置(图1中垛体所处位置)；
②箱垛到位后下部货叉在水平方向伸出，使
货叉叉头伸入底部周转箱中部卡槽内；
③货叉伸出到位后，下部货叉向上提升50m
m；
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