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YASKAWAシステムインテグレーションパートナー
装置や生産設備の開発では、ハードウェア（機構や構造）が完成した後にアプリケーション（動作プログラム）の開発や検証を行うことが一般的ですよね。しかし、ハードウェアが組み上がった後の動作検証・評価で問題が発生した場合、設計変更のコストが大きくなることが課題です。そこで今回は、ハードウェアの設計段階で動作確認やデバッグを行える、コントローラシミュレーション機能をご紹介します。
設計変更のコストとタイミング
従来の装置開発では、装置が組み立て終わった後に、アプリケーション（動作プログラム）を開発し、装置の動作検証を行うことが通例でした。しかし、装置が組み立て終わった後に「この装置の構造では衝突してしまった」とか「この装置の構造では求めた仕様に満たさない」といったことが判明すると、設計変更に時間とコストがかかってしまいます。
そこで、設計作業の前倒しを行う「フロントローディング」を活用することで、設計変更にかかるコストを抑えられ、設計作業量も少なくなります。そのためには、装置を組み立てる前にアプリケーションの開発、検証を行うことが必要です。
フロントローディングとは？
開発プロセスの中で、一般的に設計初期の段階に負荷をかけ、作業を前倒しで進めること。前倒しできる作業を初期段階に行うことで、後工程での変更にかかる工数やコストを削減できる。
コントローラ実機なしでアプリケーションの開発・検証ができる「シミュレーション機能」とは？
フロントローディングに活用できるのが、当社のシステム統合エンジニアリングツール「MPE720 Ver.7 」∗に搭載された「コントローラシミュレーション機能」です。
∗MPE720Ver.7のバージョン7.94から搭載しています。
この機能は、コントローラ実機なしでアプリケーションの開発・検証ができる機能です。装置の基本設計や詳細設計の前に、ラダープログラムやモーションプログラムの稼動、サーボの動作ができるようになります。
実際の機器がない状態でも、装置の動作アプリケーションを検証できるため、装置開発を効率化し、開発コストを削減できます。
実機がなくても動作確認可能！シミュレーション機能で実現できること
シミュレーション機能で実現できるのは主に以下の内容です。実機がなくても、サーボの動作確認やプログラムのデバッグに活用できます。
●サーボの割付け、動作シミュレーション
モジュール構成定義で、回転型またはリニア型のサーボを割り付け、実機で試したい位置決めなどの動作テストを行うことができます。モジュール構成定義で割り付けた機器は実機でもそのまま使用できます。
※サーボ応答は、シミュレーション機能による理想応答となります。
●ラダープログラムの実行、モーションプログラムの実行
実機を用意しなくても、BitのON/OFF、レジスタの数値計算、サーボの動作指令など、プログラムの実行、デバッグを行えます。作成したプログラムはそのまま実機へ適用可能です。
●軸運転モニタやトレース機能による動作確認
ラダープログラムやモーションプログラムの実行中に実際の数値や波形を確認する際に、軸運転モニタやトレース機能を使用して詳細なデバッグを行うことができます。サーボオンやその時点で発行しているモーションコマンド、それぞれのモータの現在位置や数値状態などをトレースします。
●シミュレーション機能には制約事項もあるので注意
シミュレーション機能使用時には複数の制約事項があります。現バージョンにおける主な制約事項は以下の通りです。その他、対応しているコントローラ機種など、詳細は「MPE720 Ver.7 ユーザーズマニュアル」を参照ください。（会員サービス）
【応用編】外部ソフトウェア連携で、手戻り工数・コストを更に削減！
ここからは、シミュレーション機能を応用して、更なる手戻り工数・コスト削減できる方法をご紹介します。
MPE720と3D CADソフトウェアなどの外部ソフトウェアを連携させることで、1台のパソコン上で3D CAD機構モデルを動かし、よりビジュアライズされたデバッグを実現します。機構の干渉チェックといった装置動作のシミュレーションも可能になります。
※本機能は、当社のMPE720単独では実現できません。外部ソフトウェア連携にご興味をお持ちの方は、担当の営業部門にお問い合わせください。
●連携システム構成例：iCAD SXと連携させる場合
iCAD SXは接続機能や動作連携機能が搭載されているため、作成した3D CADデータをそのままシミュレーションすることができます。コントローラシミュレーション機能が演算したサーボの現在位置を基に3D CADが動き、CADシミュレーションを行います。
また、任意のタッチパネルシミュレータを使い、シミュレーション機能のネットワークに接続することで、タッチパネルのアプリ開発やシーケンスの確認もできます。その他のCADツールとの組み合わせも可能ですので、お気軽にご相談ください。
【応用編デモンストレーション】3D CADソフトウェアとの連携
CADシミュレーションと連携した操作デモンストレーションをご覧ください。
まず、タッチパネルシミュレータを起動し、iCAD SXのシミュレーションモードも起動します。この状態でタッチパネルのサーボオンをすると、画面左下のレジスタのウォッチが「オン」に変わり、画面上部のサーボ軸が「サーボオン」という表示に変わります。
そして、動いている軸に関して「定速送り」というコマンドが発行され、画面右下のCADが動作します。
次に、実際にデモ動作を操作します。実機でトレースしたい設定をシミュレーションモードであらかじめ設定しておきます。ここでは、速度やフィードバック位置を収集データとして設定しています。 デモを動かすと、リアルタイムトレースも一緒に動きます。また、シミュレーションモードのトレース設定はそのままプロジェクトに保存されています。
このように、CADとタッチパネルシミュレータを連携することによって、より視覚的に分かりやすいデバッグを行うことができます。従来では装置を組み立てなければ確認できなかったことが、パソコン一つで可能になります。
シミュレーションを活用した装置開発コスト削減にご興味をお持ちの方は、お問い合わせページからぜひお気軽にご相談ください。
※外部ソフトウェア連携によるシミュレーション機能は、当社のMPE720単独では実現できません。ご興味をお持ちの方は、担当の営業部門にお問い合わせください。
サーボ・コントローラの使い方やプログラム方法を動画で発信中です
今回ご紹介した内容は、安川電機のYouTubeチャンネルでご紹介しています。この他にも、当社製サーボやコントローラの技術的な解説動画を30本以上公開中です。特に、設計・保守や生産技術などのご担当者さまにおすすめです。
テーマ別に分かれた10～20分のコンパクトな動画で、必要な部分だけを手軽に確認できます。ぜひご活用ください！
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解説のポイント
- 装置や生産設備の開発では、ハードウェアが完成した後にアプリケーションの開発や検証を行うため、設計変更コストが大きくなることが課題。
- 安川電機では、ハードウェアの設計段階で動作確認やデバッグを行える「シミュレーション機能」を提供している。
- 外部ソフトウェアと連携することで、パソコン上で3D CAD機構モデルを動かし、よりビジュアライズされたデバッグも可能に。
