模型，模拟，在离散控制中执行模拟

关键词

• 基于PC的控制

• 机器控制

• 控制软件

• 流程图编程

• 模拟

想象一下，在软件中完成的产品设计，并在3-D图形中呈现。此渲染允许设计人员剥离图层以查看和处理下面的组件。接下来，制造工程师可以设计生产组件和完成组件所需的机器，夹具和工艺。控制在同一软件中设计，在实时仿真中执行，并删除。在第一次钢切割之前，所有这些都会发生。

在最近封闭的“福特精神”，福特亨利福特博物馆和格林菲尔德村，福特展示了全息图，50％的燃料电池动力车辆。该全息图在设计阶段通过福特设计师和斑马成像呈现。展览访客可以看到车辆的旋转图像，从各个方面的视图，以及视图剖视图。

采取这项技术并向机器和控制添加实时，积极的接口，它几乎是控制设计Nirvana。

这是下一步。那些直接为大型国际制造商或为他们制造机器的人而直接工作的人，已经了解了组装大型，跨学科国际团队的新产品线项目。如果所有这些数据都驻留在PC上的数字形式，并且如果PC通过适当的启用软件连接到Internet，则可以在没有临时重定位的疼痛的情况下进行大规模协作。

仿真仍然是这种不远处的未来项目开发方式的基础技术。模拟不仅用于制造机械控制设计，而且还存在产品以实现嵌入式控制设计。原则是一样的，而且它不相信。

是的，弗吉尼亚州，今天有真正的产品可用，实现各种类型的设计，仿真和调试。西门子能量与自动化（Alpharetta，Ga。）可以在IEC 61131语言中启用机器控制仿真。Entity's（Ann Arbor，Mich。）认为和做的是基于流程图开发和仿真。罗克韦尔自动化（Milwaukee，Wis。）和自动助化（犹他州，犹他州）有产品用于包装和物料搬运线。捕食者软件（波特兰，矿石。）虚拟CNC允许加工仿真。MathWorks（Natick，Mass。）集成的产品套件提供了通过模拟到代码生成的建模工具。

首先构建模型

通常控制设计遵循机械设计。控制工程师必须知道必须控制过程或机制。必须定义机器状态和序列列表。确定所需的定时。制造业务详细说明。CAD / CAM软件已经变得如此先进，这很多，如果不是全部，这些细节都可以以其他应用程序可读的电子格式设计和保存。

该软件现在足够强大，即机器，过程，装配线，包装线或必须控制的任何系统都可以在PC或工作站上设计和操作。如果系统类似于现有线，那么越好。工程师可以累积有关系统性能的数据并构建数据库。在数学模型中构建的不断精制数据使得一个强大的工具用于设计和模拟实时控制。

机器建设者最大的头痛之一是调试。调试和调试可以享受项目的所有利润，特别是使用“特殊”机器不是复制产品。通过在PC上模拟机器和代码，大多数问题可以在花在地板上的机器周围工作之前识别和消除。这是寻找一些无级序列或不合适的计时器的好地方。仿真工具为机器构建器和最终用户节省时间和金钱。

在控制设计者访问真机I / O系统之前测试控制代码是一个理想的仿真使用。认为＆do的编辑器包含模拟流程图。它监控标准流程图的输出并控制其输入。换句话说，模拟流程图可以将输入写入标准流程图以模拟实际机器动作。使用仿真运行标准流程图，软件就像连接到真实I / O设备一样响应。可以以这种方式调试逻辑和HMI屏幕。

仿真与模拟

autosimulation公司的AutoMod允许对现有系统或概念系统进行建模。该软件提供了一套材料处理模板开发与现实世界的经验。模板包括:

• 输送机累积，非累积，滚筒和皮带系统;

• 权力和自由;

• AS / RS;

• 基于路径的运动;和

• 桥式起重机。

通过AutoMod，用户可以创建准确和具有代表性的材料处理设备和工艺流程模型。仿真使用材料处理模型，不管是离散的还是连续的，来代替实际的硬件。其目标是为控制系统提供与实际硬件相同的响应。

仿真模型可以保持自动化系统的寿命。在实施之前，可以在模型上测试建议的更改。它对员工培训也很有用。

仿真使得能够测试无限制的情况，在实际系统中不太可能发生这种情况。PC上的实际硬件PLC或软逻辑系统可以控制这些模型。通信可以通过套接字，NetDDE，DCOM或OPC实现。模型可以通过套接字进行通信，打开和关闭套接字连接，发送和读取数据消息（包括字符串和C结构），以及发送和读取同步消息。

自动制度为Automod在模型中使用控制逻辑进行仿真。对于仿真模型，有些或所有这些逻辑被实际控制系统的指令替换。在许多情况下，仿真对于系统开发有用，而仿真对于调试非常有用。

模拟加工

如果制造过程是切割芯片而不是移动箱子怎么办？捕食者虚拟CNC和虚拟机在基于Microsoft Windows的应用程序中集成了CNC验证和机器模拟。

捕食者像机床一样工作。它需要数控程序，偏移，库存材料，工具和固定细节。使用VCR按钮显示3D虚拟加工环境来控制模拟。然而，与真实的东西不同，捕食者安全地检测机器崩溃，破碎的工具，编程错误等问题。

该过程从CAD/CAM系统的机械设计开始。将机床底座和运动部件导入掠夺者虚拟机中，定义其运动学。包含的机器类型库，如垂直和水平加工中心，简化了这些定义。CNC细节被配置到G和M代码级别。

模拟和最终确定机器设计后，基于HTML的文档自动为商店人员创建，减少设置并证明时间和费用。

产品现已存在，以协助控制工程师更快地设计和佣金机器和产品线控制系统。这是一个安全的赌注，更加完整，产品将在不久的将来提供。在这些日子里，较少的工程师留在植物中，但预计更多地完成更多，那么这样的工具将帮助您成为英雄。

欲了解更多供应商，请访问www.globalelove.com/BuyerSguide;有关更多信息，请圈出以下数字或访问www.globalelove.com/ freeInfo：

自动制度www.autosim.com...... 217.

独立性www.thinkndo.com....... 218.

捕食者的软件www.predator-software.com....... 219.

罗克韦尔自动化www.rockwellautomation.com.... 220

西门子E＆Awww.sea.siemens.com....... 221.

数学工作www.mathwands.com.... 222

虚拟制造单元到PLC程序

快速产品发布和快速生产开始是产品成功的决定性因素。这就是为什么需要最小化生产线的风险和生产线的可用性。

设计并模拟生产细胞以验证生产率。该模拟需要非常精确的制造单元过程的定义。

然而，即使在今天，控制工程师仍然基于主要在纸上接收到的信息，如脉冲图、2D图纸和电子表格，来构建控制程序。不幸的是，对于控制工程师来说，还没有为模拟定义的所有信息的数字传输。

此外，控制程序的验证只能在调试阶段在车间上制作，每个错误和丢失的日子都会增加成本。

复杂的生产细胞，如汽车制造厂的车身店，通常设计有计算机辅助生产工程（CAPE）工具。

使用西门子的EM-Workplace，生产和流程工程师设计生产单元制造过程，创建脱机机器人程序，并验证并优化3D模拟环境中的整个过程。该过程需要非常精确的生产序列描述。但此相关信息仍然给予控制设计部门。

的桥梁

为了弥补这种差距，西门子已经开发出EM-PLC。此应用程序使用虚拟3D制造单元格，将信息转换为有效的PLC程序，并允许“虚拟调试”。

这使得机械和控制设计工程师能够并行工作，并在真正的协作环境中共享信息。

eM-PLC自动生成Simatic Step-7中的PLC代码，其中包含标签列表，顺序功能图，以及程序员库中函数块调用的阶梯。

用户需要通过创建定义组件的行为的功能块库来标准化程序，例如特定类型的阀门。在程序中，从步骤7中提取块名称和参数并链接到相应的机械组件。

操作顺序通常在“枪”图表中完成。此图表与标准顺序功能图表几乎是一对一的相关性。通过翻译此序列，可以生成自动代码。

该应用程序允许控制设计人员比立即更快地开发和测试程序。这是一项相当储蓄的时间和费用，实现了公司更快地获得产品的目标。

基于模型的嵌入式控制设计与仿真

在那里有一些嵌入式控制设计师的东西。部分MathWorks的产品稳定是Simulink，StateFlow和实时研讨会。这些应用程序组合在一起形成交互式的图形建模环境，允许用户建模，分析和准确地模拟复杂大规模系统的模型。用户可以将模型转换为可用于快速原型的代码，然后在目标嵌入式处理器中使用的高性能代码。

Mike Dickens营销总监“人们需要制定一个控制员以及描述如何与所控制的内容进行交互。通过模拟物理植物和控制的模型，[用户]可以看到相互作用。这些必须是动态的情况。“

首先要做的是制定一个现实的模型。根据狄更斯先生的说法，制定模型的方式是仪器植物或物理过程;获取数据;观察植物的物理随时间的变化，（如何变化，控制系统如何随时间变化）;然后拍摄所有数据并构建一个数学模型。MathWorks将MATLAB提供为该工具。一旦构建，可以从设计重复使用型号。

下一步是将数学模型移动到Simulink中，其中模拟变量可以应用于模型以查看会发生什么。这个级别没有书面软件或原型，但即便如此，工程师也可以确定设计是否有效。没有保证，所有可能的条件都将建立在内，因此必须返回并思考创造性的情况，以梦想在其上进行测试的不同条件。

说开发环境是为了控制喷气式歼击机中的试验喷射按钮。也许工程师已经考虑了推动按钮的后果，并从伤害方面喷射飞行员。但是，如果飞行员在飞机上颠倒并推动弹出按钮是什么？在这种情况下应该做些什么？

换句话说，控制设计工程师必须花时间思考整个过程，并彻底理解它。

在模拟和连续改进模型后，时间来添加控制和生成代码。MathWorks提供了生成C控制代码的工具，该代码以标准化的方式在体验上以标准化的方式编写。这导致了整个公司设计团队的代码。这种微妙的利益带领一个美国制造商宣布它不会再次“写作”代码。用户不想开始从头开始编写每个新的控制代码，并希望它与以前的代码相同。

工具速度仿真

在Simulink中，驻留了一个功能块库，系统函数（S函数）和MASK。

根据功能将超过200个内置块分组为库。可以自定义块的两个功能和用户界面。一些块是源，下沉，离散，连续，非线性，数学等。

S函数是用户可以在C，ADA，FORTRAN或MATLAB中创建的自定义代码模块。这提供了一种将现有代码纳入新模型的方法。

Masks允许用户创建自定义用户界面。例如，可以通过DSP块集掩盖短时空速傅立叶变换（FFT）块。参数由对话框控制，但详细子系统的框图隐藏在较大的视图中。

Simulink立即访问Matlab的2D和3D图形和动画功能。

包装线仿真控制

'离散事件仿真系统已经存在了很长时间，“罗克韦尔自动化产品营销经理Vivek Bapat说。“西蒙是我们的制造系统的模拟语言。我们主要服务于离散的制造。我们的新产品，竞技场，处理仿真和离散制造。我们有食品加工，制药和汽车等客户。“

Arena构建的是流程模型，而不是车间里的机器。新版本Arena Real Time可以插入实时系统，读取控制信息，然后基于真实信息运行模拟。该公司最近被罗克韦尔自动化收购，并开始与罗克韦尔自动化的产品集成。

竞技场的实力在变革管理中。模拟是一个改变的朋友。它回答问题，“过程如何变化？”或者“你怎么知道它会工作？”

高速包装线是几个制造业的基础。这些线条具有一些共同的特征。首先，它们通常是资本密集型的​​。典型线包含几台大型昂贵的互连机器。它们还包括输送机和流量和速度控制系统，雇用众多人，并消耗巨大的包装材料。

其次，大多数包装线以非常高的速度运行以产生所需的大量货物。这使得即使是小型线路下降时间和其他低效率的成本随着时间的推移大大放大。

优化线路设计和操作对于提高公司的生产力，客户服务和底线至关重要。

这些行的典型问题包括：

单个机器或组件可能是瓶颈;

提高一台机器或部分生产率的投资并未提高整体性能;和

投资可能取代现有机器具有更新，更高的容量模型，这些机器比旧的更少。

第一个挑战是执行精确的系统级分析。第二个是管理产品转换。每个重要的变化都需要一系列加载活动来检查每个站进行正常操作。由此产生的成本通常由线设计质量直接影响。第三个挑战是最大限度地减少线的可变性。

整个过程的计算机模拟使整个系统的模型能够允许预测系统性能。通过进行模拟动态，可以识别可变性的影响，并且减少任何负面影响。场景分析允许设计人员创建虚线并询问无穷无尽的“什么”问题。在投入大量美元之前，可以尝试和评估高风险场景。

当此仿真与控制设计集成时，然后启动更快，疼痛较少。