关键字:模拟工厂设备；模拟设备模型；开发者；PLC仿真

第一章 导言

在制造业中，有用来减少产品开发的时间和成本的各种概念和解决方案[1]。在汽车的“量产”趋势行业，可以从成本，时间管理发现一般的模式的转变[2]。最近，为了应对高生产率和生产的灵活性需求，虚拟调试的概念的使用（VC）已被广泛接受[3-5]。在过去，VC应用于小型（单元）制造系统。然而，由于计算机技术的新发展，它使VC技术（VCT）进行大规模的制造系统（生产线和工厂）成为可能。作为这种转变的一部分，虚拟设备模型的机器人离线编程和验证控制程序已在各种行业中出现[6-8]。文献综述

一般来说，一个现代化的生产线是一个高度集成的系统组成的自动化工作站，如机器人，夹具，传送带，等等。这些通常是由可编程逻辑控制器控制（PLC）控制的车间流水线。然而，由于传统的仿真语言，包括ARENA®和AutoMod®，大致描述了控制逻辑与个体之间的实体流动过程，其模拟模型不适合用于细节设计或执行目的。为了在控制层（传感器和执行器）成功地实现生产线的实施，PLC仿真已被工业和学术界广泛接受。VC的PLC仿真模拟被认为是设计和分析那些复杂的不容易被分析和描述控制系统的数学模型的重要工具。用各种方法去分析控制逻辑并且直观地认识到隐藏的错误是很有用的。

    图1  一个制造系统的虚拟系统（PLC模拟）

图 1 显示了运行生产线的 PLC 仿真程序。有两个主要的设计活动：机械设计和电气设计。机械设计阶段产生的物理模型，包括生产系统的硬件配置，而电气设计阶段描述了“控制程序”系统的逻辑模型（离散事件模型）。通常，电气设计，包括PLC，是制造过程自动化目前的一个基本的和普遍的工具。传统上，PLC控制程序的开发，机械设计，电气设计已经按顺序完成[8]，并且部分联机。因此在控制工程师进行编程、验证、优化控制代码之前，机械的工作必须要先完成。该制造过程是无效的，它增加了产品进入市场所需的时间。因此，很多制造企业已经采用了更具吸引力的方法完全离线PLC仿真，其中机械和控制工程师同时工作。

如图1所示，构建PLC仿真环境，需要建立相应的虚拟工厂模型（对应系统）要求对PLC的输入输出做出相应反应。工厂模型的动作应与实际的生产线相同完成PLC验证。由于生产线由不同的设备组成，我们可以考虑一个工厂模型作为一套虚拟设备模型。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

以前PLC模拟的方法可以分为三组：（1）PLC仿真框架，（2）给定的PLC程序验证，和（3）一个自动生成的PLC程序。在第一组中，已经提出了一个商业软件的控制逻辑是为了验证PLC仿真框架。一些研究人员提出了 PLC 程序的体系结构环境。这种环境使得PLC程序集成到一个PLC相应工厂模型，与相应的虚拟工厂模型进行可视化验证。这种方法主要集中在理论发展的背景，说明如何构建PLC仿真环境。在第二组中，为了验证基于PLC的系统仿真，通过使用定时自动机开发出了很多软件工具，如UPPAAL2k，KRONOS，Supermia和HyTech。此外，这种方法主要是写在一个状态表语言程序，这也被称为“布尔”。 他们主要集中在检查理论属性（安全性，活性，和可达性），为用户确定PLC程序是否真正上达到预期的控制目标是不容易的[13-15]。在第三组中，许多研究人员都集中在各种形式的PLC程序的自动生成，这包括状态图，Petri网，IDEF0。这些形式可以帮助设计控制逻辑的过程，但它仍然是难以确定的隐藏的错误，这是验证控制程序的最困难的部分。已经在很长的一段时间内对PLC仿真和验证领域进行调整，存在相当多的工作，但在有效地保持构建仿真模型时仍具有局限性。