基于Process Simulate的超级电容模组检测线虚拟调试

智能工艺装备研制过程中，调试环节往往耗时长、迭代多，进度难受控。为了提高超级电容模组检测线的调试效率，本文基于Process Simulate平台建立生产线的虚拟调试模型，实现模组检测线工艺过程和控制逻辑的有效仿真，完成设备安装前PLC程序与机器人控制的测试与修正。实践证明，虚拟调试技术降低了超级电容模组检测线现场调试的时间和成本，提高了项目实施效率。

数字制造是智能制造的重要基础[1]，其虚拟调试是智能制造系统的关键技术。虚拟调试是在仿真模型的基础上，对系统行为和控制逻辑进行测试，便于在智能制造产线安装前发现问题并及时修正，从而缩短现场调试周期，降低调试成本[2]。郑魁敬等[3]在机器人磨削系统运用了虚拟调试。高建超等[4]通过虚拟调试实现机器人滚边的位姿优化。许俊芳等[5]利用虚拟调试技术解决了车身侧围补焊线工艺规划困难、机器人位姿不可达性和设备干涉等问题。王刚等[6]将虚拟调试应用于白车身生产线中。Makris 等[7]研究了装配单元虚拟验证的完整工作流程。

成正勇等[8]提出一种基于TIA 和Tecnomatix 的联合虚拟调试方法。朱鸿泰[9]在设备设计阶段利用虚拟调试的方式实现了电机的准确选型。蓝启鑫等[10]开发了金属线材折弯的虚拟仿真系统，以检查机床加工动作的合理性。

超级电容是一种新型储能装置， 广泛应用在新能源汽车、轨道交通等领域。

基于Process Simulate (PS)平台，本文建立了超级电容模组检测线的虚拟调试模型。在虚拟环境中对超级电容模组检测线的PLC 程序与机器人控制进行评估和修正，提升系统可靠性，减少现场调试的时间和成本。

2. 超级电容模组检测线虚拟调试方案 虚拟调试包括硬件在环、软件在环虚拟调试。前者使用真实的人机界面(HMI)、控制器以及现场IO设备来控制仿真设备模型， 而后者则是将整体设备完全虚拟化[11] [12]。

由于超级电容模组检测线的主线与老化站各具有1 个可编程逻辑控制器(PLC)，通过对比两种虚拟调试方案，为了避免出现硬件问题，本文采取如图1 所示的软件在环虚拟调试方案。具体来说，应用PLCSIM Advanced 创建虚拟PLC 实现程序逻辑控制仿真，采用Process Simulate 软件实现工艺配置仿真，通过连接二者以验证工艺及控制方案的可行性，其实现流程如图2 所示。

3. 超级电容模组检测线虚拟调试模型的建立 3.1. 超级电容模组检测线系统方案 首先明确物理系统的动作顺序， 并根据PLC 程序， 导出信号的地址及输入输出类型等信号交互清单。

该检测线共有8 个工位， 包括上料操作(OP10)、焊点光学检测(OP20)、绝缘测试(OP30)、短接放电(OP40)、