今天，無(wú)論是OEM機(jī)械制造業(yè)還是大型過(guò)程控制項(xiàng)目對(duì)于機(jī)器自動(dòng)化程度的需求在不斷提高，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)需求也越來(lái)越苛刻。除了產(chǎn)品系列的變化，還包括功能需求的變化以及適用生產(chǎn)范圍的變化，而這些變化有時(shí)候往往跨度較大，工程師們必須面對(duì)各種變化的需求設(shè)計(jì)開發(fā)出不同的產(chǎn)品和系統(tǒng)方案。
如何使得機(jī)器的設(shè)計(jì)更加自動(dòng)化？這是一個(gè)非常值得探討的問(wèn)題。目標(biāo)、對(duì)象、方法與工具是能夠更好完成項(xiàng)目的關(guān)鍵，誰(shuí)能夠提供這樣的自動(dòng)化功能并用實(shí)際的應(yīng)用來(lái)證明？什么方式更為清晰？什么工具更為有效？——這些如何與自動(dòng)化更好的結(jié)合，使機(jī)器的設(shè)計(jì)更加自動(dòng)化？
V型模式
V型模式是由需求分析、規(guī)范說(shuō)明、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、驗(yàn)收測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，并且在V字型的橫向上一一對(duì)應(yīng)，如：驗(yàn)收測(cè)試對(duì)應(yīng)與需求分析階段的內(nèi)容，系統(tǒng)測(cè)試則對(duì)應(yīng)于規(guī)范說(shuō)明單元的內(nèi)容，集成測(cè)試對(duì)應(yīng)于概要設(shè)計(jì)的內(nèi)容……。
V型開發(fā)模式提供了一個(gè)很好的軟件項(xiàng)目開發(fā)與測(cè)試的模型，使整個(gè)項(xiàng)目更為清晰有序地進(jìn)行，并且嚴(yán)格地控制了軟件項(xiàng)目的質(zhì)量。
自上世紀(jì)80年代后期V型開發(fā)模式開始被廣泛使用。在德國(guó)，采用V型模式做為軟件開發(fā)與測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)模式，在奧地利與瑞典等國(guó)家，V型模式同樣作為一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范而廣為使用。目前，V型模式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、電力行業(yè)的水輪機(jī)、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、大型變壓器、工程機(jī)械與港口機(jī)械以及軍事領(lǐng)域的太空探測(cè)器、雷達(dá)、定位系統(tǒng)等。
MATLAB/SIMUlink集成在V型開發(fā)模式中
目前，由Mathworks公司提供的MATLAB/SIMUlink是最為廣泛使用的建模與軟件測(cè)試工具。B&R系統(tǒng)同樣也支持Matlab/SIMUlink仿真模型的導(dǎo)入，它將仿真模型導(dǎo)入到Automation Studio這個(gè)開發(fā)工具中，使仿真系統(tǒng)可以在B&R控制器上進(jìn)行硬件的仿真及系統(tǒng)功能的測(cè)試。
Matlab/SIMUlink可按系統(tǒng)內(nèi)在的物理關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)完整的復(fù)雜系統(tǒng)，可使傳感器、控制器、機(jī)械單元、操作機(jī)構(gòu)等構(gòu)成一個(gè)整體。系統(tǒng)的各個(gè)組成部分在Matlab/SIMUlink中是以模塊化的方式來(lái)構(gòu)建的，可調(diào)用各種標(biāo)準(zhǔn)控制模型或自定義控制模型。各模型間相互關(guān)聯(lián)成為一個(gè)整體，并通過(guò)仿真過(guò)程得到優(yōu)化的系統(tǒng)參數(shù)。通過(guò)自動(dòng)代碼生成的功能，Matlab/SIMUlink的仿真模型可生成工程實(shí)例的代碼，這種代碼的效率可與人工代碼相媲美，這就是為什么Matlab/SIMUlink被廣泛使用的原因。
帶來(lái)的益處
1.自動(dòng)代碼生成，節(jié)省開發(fā)周期
對(duì)于復(fù)雜算法的設(shè)計(jì)，自動(dòng)代碼生成是比較具有吸引力的。因?yàn)閺?fù)雜的算法必須是一個(gè)經(jīng)過(guò)測(cè)試的算法模型，通過(guò)人工編寫的代碼，可能需要反復(fù)的調(diào)試才能使用，而通過(guò)Matlab/SIMUlink生成的代碼是使用經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次測(cè)試的代碼生成器得出的代碼，具有極高的可用性，并且通過(guò)MATLAB/SIMUlink提供的代碼只需要較少的調(diào)試時(shí)間。
2.系統(tǒng)仿真測(cè)試可直接應(yīng)用于控制器
如果仿真的結(jié)果不能直接連到控制器中進(jìn)行測(cè)試，而需要重新編寫代碼，就會(huì)造成人工的巨大浪費(fèi)。而如果控制器可以直接接收來(lái)自MATLAB/SIMUlink的測(cè)試代碼，那么就可以節(jié)省很多時(shí)間。
3.系統(tǒng)測(cè)試可以降低實(shí)際機(jī)器調(diào)試的成本
對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)而言，尤其是新機(jī)型的開發(fā)，如印刷機(jī)的調(diào)試，需要使用很多紙張或印刷材料。像包裝機(jī)械、輪胎機(jī)械，都意味著需要巨大的調(diào)試成本。但通過(guò)仿真后的測(cè)試則會(huì)大量地降低調(diào)試成本，更重要的是，有些測(cè)試不僅僅是需要巨大的成本，還需要有時(shí)機(jī)——例如：在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中遇到惡劣天氣而引發(fā)的Safety動(dòng)作，這個(gè)時(shí)機(jī)指的是現(xiàn)場(chǎng)并非隨時(shí)都能獲得25級(jí)風(fēng)力，這就是為什么F1要投入巨大的費(fèi)用在風(fēng)洞測(cè)試上。
