ORiN活用事例 仮想メカを使った装置制御の検証

ORiNミーティング2011
ORiN活用事例
仮想メカを使った装置制御の検証
2011年08月24日
デジタルプロセス株式会社
はじめに
会社紹介
仮想メカモデルによる制御設計
仮想メカを使った制御ソフトウェア検証
FA業界における仮想メカ検証の課題
仮想ロボットコントローラ（VRC)との連携
システム概要
連携の仕組み
デジタルプロセス株式会社
会社紹介
会社設立の経緯
日産自動車のCAD/CAM/CAE、データベースの
開発、サポート部門としてスタート
日産AR テクノロジー 設立 1991
日産システム開発 設立 1987
技術分野（基幹CAD、CAE、データベース）
技術分野（スタイリングCAD、CAM）
日産デジタルプロセス
設立 1997
（99年3月 日産、ルノーと資本提携）
デジタルプロセス
（全株式を富士通に譲渡）
設立 2000年10月
富士通の「自動車･機械系CAD事業」を
DIPROに集結 (2001)
富士通の「全PLMパッケージ事業」を
DIPROに集結 (2008)
“新生”デジタルプロセス
会社概要
－資本金 3億5千万円
－本 社 神奈川県厚木市 中町 2丁目 9番 6号 厚木会田ビル
－事業所 新宿オフィス （新宿区西新宿）
名古屋事業所 （名古屋市中区錦）
豊田オフィス （豊田市喜多町）
大阪オフィス （大阪市中央区大阪ビジネスパーク内）
NTC開発センター(厚木市日産テクニカルセンター内）
－売上高 約134億円 （2007年度）
－従業員 725名 （含む常駐協力会社員）（09年4月現在）
・代表取締役社長
・取締役副社長
・常務取締役
・取締役
・監査役
・顧問
山田 龍一
西村 直樹
堀 吉晴
湯浅 英樹、菅原 康夫、川見 昭、小澤 基之 （非常勤）
河村 知行（非常勤）
間瀬 俊明、加藤 廣
パッケージソフトウェア
自社製品とSIEMENS製品を中心に、ハイエンドからミドルレンジ
までの幅広いCAD/CAM及びPLM製品をご提供
コンセプト
PDM
CAD
CAM
DMU
シミュレーション
流通
データ変換
設計
生産準備
生産
仮想メカモデルによる
制御設計
IOC のコンセプト
■制御ソフト開発現場では？
抱えている問題
メカ出図から試作機完成まで作業が進まない。
実機を使った検証の時間が確保できない。
実機を壊してしまって修理待ちで作業が進まない。
実機の立ち上げに手間取った。
見つかった不具合の原因の切り分けが難しい。
一品物の装置なので出荷後の対応が難しい。
3次元CADデータを使った実機レスデバッグで解決!!
実機レスデバッグのイメージ
制御対象
制御プログラム
モータ信号
メカ実機
電気信号・ソフト間通信
センサ信号
仮想メカモデル
置換
IOCによる実機レスデバッグ
■メカ・ソフト連携シミュレーションのシステム構成
仮想メカモデル
制御プログラム動作環境
制御プログラム動作環境
・状態遷移図・表
・制御ボード
・PLC（ラダー図）
・
・
・
モータ・センサ設定
モータ信号
接
続
設
定
センサ信号
モータ設定
非パルスモータ，パルスモータ
サーボモータ，吸着ユニット
センサ設定
スイッチ，エンコーダ，ワークセンサ，
ポテンショメータ，
機構設定
関節設定
機構設定
※ この仮想機構モデルのシミュレーション方式は特許出願中です。
・
３D CAD
データ
Pro/ENGINEER，NX，I-deas NX，Solid Edge，
CoCreate Modeling，Autodesk Inventor，
SolidWorks，ICAD/SX，SolidMX，
STL，VRML2.0
IOCの活用シーン
構想設計
メ
カ
設
計
出図
・・・
詳細設計
■動作レビュー
■動作仕様伝達
関節タイミングチャート
制御機器接続
メカ動作
の検討
専
任
者
仮想メカの
作成
MELSEC実機
信号タイミングチャート
制御ロジック検証
パラメータ設計
ラダープログラム
仮想PLC連携
制
御
設
計
検証
GX-Simulator
■タクトタイム予測
■制御軸速度予測
■ティーチングデータ作成
実機接続
■異常系検証
■実機占有率削減
■外乱排除
設計
実装
検証
修正
IOCを使用した動作検証
「信号タイミングチャート」で動かす
ロジックアナライザ
モータ信号
センサ反応タイミン
グをタイミングチャー
ト上で確認
センサ信号
動的干渉チェック
「制御プログラム」で動かす
ラダープログラム
動作検証
モータ信号
仮想PLC
センサ信号
書込
設定
設定
設定
・把持搬送ワーク（搬送物）
・吸着搬送
・コンベア搬送
・DCモータ
・パルスモータ
・サーボモータ
・ソレノイド
モータ
モータタイプに応じて加減速
特性・断線故障を設定可能
・スイッチ
・ワーク検知
・圧力センサ
センサ
センサタイプに応じて断線故
障や応答億例を設定可能
IOC(仮想メカ)
※「DeviceXPlorerⓇ」は 株式会社たけびし の製品です。
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FA制御システムの考察
■制御設計情報は階層化し、分散している
全ての構成要素が揃って初めてメカが動く！
PLC
ラダー
プログラム
コントローラ層
ロボットコントローラ
モーションコントローラ
プログラム
パラメータ
プログラム
パラメータ
操作盤
位置決めユニット
パラメータ
04
01
メカ構成要素
搬送物
ロボット実機
シリンダ
サーボモータ
センサ
サーボモータ
このような構成要素が揃った状態での仮想検証は難しい
ORiNをベースとした構成で問題を解決
 ユーザは仮想メカ検証のための特別なI/Fを開発することなく、システムを
構築することが可能となり、ユーザアプリケーションとも連携できる
ユーザアプリ
PLC B
Provider
内製組込み
IO Board
Provider
C社製
Robot
Controller
Robot C
Provider
Robot D
Provider
Ｄ社製
Robot
Controller
サーボモータ
リミットセンサ
VPS Provider
PLC A
Provider
Ｂ社製PLC
３次元仮想メカモデル
ORiN2 CAO
Ａ社製PLC
VPS/IOC
TCP/IP
搬送装置
C社製
Robot
Robot Provider
経由でロボット
の軸情報を取
得する
D社製
Robot
仮想ロボットコントローラ
（VRC）との連携
国際ロボット展２００９のデモ内容
ロボットをティーチング
ペンダントで動かす
ロボットコントローラ
軸情報取り込み
周辺装置と
合わせて配置
オフラインティーチング
制御プログラムで
動かす
仮想メカ環境
周辺機で動作指示
ロボットの動きをモニター表示
構成
ＱＲコード
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制御プログラムの検証
構成
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ロボット制御を含む仮想メカ検証（１）
■システム構成（従来）
Windows PC
操作パネル
IOC Interface (TCP/IP)
Provider
Robot Controller
VPS Provider
（DXP2007）
ORiN2 CAO
OPCサーバ
OPC
Provider
PLC
ロボット制御を含む仮想メカ検証（２）
■システム構成（VRCを使用）
Windows PC
操作パネル
ソフトウェア
Provider
WINCAPⅢ
IOC Interface (TCP/IP)
VRC
VPS Provider
（DXP2007）
ORiN2 CAO
OPCサーバ
OPC
Provider
仮想PLC
VRCとＩＯＣの連携の仕組み
■ VRCが保持している軸位置情報を仮想メカに通知する
IOC
J1軸
[deg]
VRC
ロボット全軸情報
ORiN2 CAO
軸5
J2軸
[deg]
軸4
軸6
J3軸
[deg]
軸情報確認
J4軸
[deg]
サーボ
モータ
軸3
軸2
軸1
J5軸
[deg]
J6軸
[deg]
３次元仮想メカモデル
展示内容（予定）
デスクトップPC
ORiN2 CAO
PLC
(GX-Simulator）
仮想メカモデル
（IOC）
ロボットコントローラ
（デンソーウェーブ様）
ロボットコントローラ
（VRC)
仮想ロボットコント
ローラに変更
国際ロボット展2009