工业数字孪生项目3任务4 信号与信号适配器的设置与应用

项目3MCD仿真的

自动化控制任务4信号与信号适配器的设置与应用目录01任务说明02知识准备03任务实施04任务评价与拓展任务说明1任务说明

本任务以使用DLDS-532实训平台中自动供料单元（一站）深度检测模块进行物料深度检测的功能为例，介绍MCD仿真中信号与信号适配器的创建、设置及应用方法。通过完成本任务，学生将掌握NXMCD仿真环境中对仿真模型与对象的参数进行自动化控制的一种方法，以及对其加以应用的技巧，从而为完成更复杂与综合化的仿真任务做好准备。知识准备2知识准备

1.信号的概念

在NXMCD仿真环境中，信号（Signal）可以独立存在，也可以成组，以归属于信号适配器的形式存在。在仿真运行的过程中，信号对内可起到与运行时参数同样的作用，即对仿真模型与对象的参数进行查看、计算以及修改；对外，信号可用于控制仿真模型与外部的信息交互。我们所创建的信号本身并不直接与仿真模型、对象的参数存在联系，而是必须通过运行时表达式、信号适配器、仿真序列等方式与模型、对象的参数建立连接，才能被赋予物理意义。知识准备

2.信号适配器的参数选项

由于创建单个信号时的选项与创建信号适配器时的参数选项相同，仅在软件界面上有所不同，在此仅对后者进行介绍。学生可在学习后自行尝试创建与设置单个信号。如图3-17所示，在创建信号适配器的对话框中；有以下参数选项。（1）参数

通过“选择机电对象”功能，在下方的“参数名称”下拉列表框中选择已选中机电对象的参数，并单击“添加参数”按钮，可将对应仿真模型与对象的指定参数加入当前信号适配器中。已被添加到该信号适配器中的所有信号会在此处以表的形式被展示出来。各个信号的（是否）指派为（公式赋值对象）、别名、对象、对象类型、（对象）参数、值、单位、数据类型、读/写（属性）等信息都在表中显示。我们还可以在此修改信号的（对象）参数一项，并对信号做排序和移除操作，并通过“信号和公式”按钮直接为当前被选中的参数生成与其直接连接的信号以及对应的赋值公式。图3-17（2）信号我们可在此通过“添加”按钮手动创建信号，并为拟创建的信号设置（是否）指派为（公式赋值对象）、名称、数据类型、输入/输出、初始值、量纲、单位、附注、外部信号名称等属性。信号的数据类型包括bool（布尔型）、int（整型）、double（双精度型）string（字符串）及上述类型所对应的array（数组）。其中，只有双精度型具有量纲与单位。我们还可以在此对已创建的信号做排序和移除操作。（3）公式

与运行时表达式中的公式类似，信号适配器中的公式规定了当前公式对应的赋值目标参数或信号是如何通过各个输入参数和信号计算、处理得出的。在编辑公式时，可以通过单击“插入函数”或直接输入对应的函数名称使用支持的数学函数，也可以通过单击“插入条件”或直接输入公式建立条件分支判断结构。“扩展文本输入”则提供了一种更为清晰、带有换行结构的公式编辑界面。

知识准备（4）显示图标

此处的下拉列表框选项决定了在创建或编辑信号适配器时，为便于操作，在仿真模型界面显示的图标种类。（5）名称

可自行设置信号适配器的名称，以便后续辨认管理。该选项为可选项，如果不进行设置，软件会自动为其分配名称。知识准备任务实施3任务实施在本任务中，目标是创建并设置信号适配器，配合DLDS-532实训平台中的自动供料单元（一站）深度检测模块执行深度检测动作，并输出所测量的物料深度数值。在功能的实现过程中，模型中的各个元素必须能够正确互动。

本任务的目标与上一任务相同，其区别在于实现目标的途径不同。更进一步地说，由于信号可用于控制MCD模型与外部的信息交互，在需要使模型与模型以外的软、硬件进行交互时，使用信号与信号适配器可被视为使用运行时参数与运行时表达式的简便替代。任务实施（1）准备工作

为使深度检测模块正确工作，首先需要进行准备工作，在此不再赘述。若有需要，可参考图3-18和图3-19。图3-18图3-19任务实施1）在NXMCD仿真环境中，单击“主页”选项卡下“电气”组中的最右侧按钮（默认显示“符号表”），并在弹出的菜单中，选择“信号适配器”2）在弹出的“信号适配器”对话框的“参数”部分，单击“选择机电对象”，在机电导航器中选中在准备工作部分创建的距离传感器，并在“参数名称”下拉列表框中选择“值”，单击“添加参数”按钮。以同样的方法将此前创建的检测升降气缸滑动副的“位置”添加到信号适配器中，如图3-20所示。可以在此时视需要为添加的机电对象参数设置方便使用的别名。如果选择沿用软件默认的别名，则需要在设置信号适配器参数时注意正确地进行输入。3）在该对话框的“信号”部分，单击“添加”按钮，新建一个用于记录深度值检测结果的信号（以下简称为“深度信号”），将其数据类型、输入/输出、初始值、量纲、单位分别设置为“double”“输出”“0”“长度”“mm”，勾选其“指派为”选项，并视需要为其设置方便使用的名称。（2）用于记录深度值的信号适配器的创建与设置图3-20

任务实施4）在该对话框的“公式”部分，单击深度信号对应的公式（当前应该为一个空公式）,在下方的“公式”栏输入在此前的准备工作中记录的最小垂直距离，并令其减去此前添加的滑动副位置参数，如图3-21所示。引用参数时应输入其在当前信号适配器中的别名。5）根据实际需要，为信号适配器设置名称。6）单击“确定”按钮，完成信号适配器的创建与设置。首次在信号适配器中创建信号时，软件会提示选择所添加信号的存放位置；如果不想创建符号表，可单击对话框中的“取消”按钮；如果需要创建符号表，则需选择“新建符号表”并输入名称，系统会在符号表中自动添加对应信号。后续若有需要，可在机电导航器中双击对应的信号适配器以进行修改。图3-21任务实施1）将各运动副、约束、信号适配器添加到运行时察看器。2）单击“主页”选项卡下“仿真”组中的“播放”按钮开始仿真。3）仿真开始后，在机电导航器中选择深度检测位置的料盒瓶体对应的对象源，生成待测料盒。4）单击检测伸缩气缸并按住鼠标左键不放，拖动气缸伸出，并使其在鼠标左键松开后保持在伸出位置。在此过程中，检测升降气缸应位于初始位置。5）在运行时察看器中，查看并记录此时的深度信号值。不难发现，其值约等于此前测量并记录的最小垂直距离。6）为模拟实体设备进行深度检测，通过反复在运行时察看器中双击线性限制副的最大“位置”值并使用键盘更新此值，控制检测升降气缸逐步下落。7）在深度检测探杆碰撞体与盒底上表面接触后，读取并记录深度信号值，并将其与此前测量并记录的盒底高度进行比较。至此，初步完成了运用信号和信号适配器测量物料深度的效果验证。（3）运用信号和信号适配器测量物料深度的效果验证任务评价与拓展4任务评价与拓展序号评价内容评价标准配分得分1运用信号和信号适配器测量物料深度深度信号值的初始值约等于此前测量并记录的最小垂直距离20控制检测伸缩气缸伸出，深度信号值（几乎）保持不变30控制检测升降气缸逐步下落，直至深度检测探杆碰撞体与盒底上表面接触，并深度信号值与此前测量并记录的盒底高度足够接近（误差≤1mm）50任务评价与拓展

1、正确深度检测结果的保存

在完成以上任务的基础上，思考如何运用本任务中所学习的内容，即信号、信号适配器（特别是信号适配器公式）等，将正确的深度检测结果（深度信号值）在深度检测模块各气缸完成测量并开始复位后保存下来，验证思路是否可行。课后练习任务评价与拓展

2.深度值的更新控制

在完成以上任务的基础上，思考如何运用本任务中所学习的内容，即信号、信号适配器（特别是信号适配器公式）等，控制深度信号值在深度检测探杆与料盒瓶体发生交互前不发生变化，以模拟实体设备的测量值变化过程，并验证思路是否可行。课后练习任务评价与拓展1.在信号适配器中实现计时功能1）在“信号适配器”对话框中的“信号”栏创建一个信号，信号名称可自行定义，例如“时间”。数据类型定义为“double”，输入/输出类型定义为“输出”，量纲定义为“时间”，单位定义为“s”。2）勾选该信号前的复选框，在“公式”栏中选中该时间信号。3）在“公式”栏右侧单击“插入函数”，并在公式类别中选择“MCD”类别。任务拓展任务评价与拓展4）在“函数”对话框中，选择“sim_step_time”函数，并单击“确定”按钮。5）返回“信号适配器”对话框后，在“公式”栏中的函数后，输入“+‘时间’”（“时间”为时间信号的名称）。6）按下<Enter>键后，单击“确定”按钮，保存并退出“信号适配器”对话框。7）将信号适配器添加到运行时察看器中，并进入播放环境，观察时间信号的变化。任务拓展任务评价与拓展2.分析运行时表达式和信号适配器的区别

在NXMCD仿真环境中，运行时表达式和信号适配器都可以将创建的信号或者运行时参数