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　　這些天來大家都在談論基于建模的設計，但是這對開發者究竟意味著什么呢?就如何使用基于建模的開發方法而言，我們并沒有一個明確的切入點，因為我們缺乏清晰的切入路徑，目前幾乎沒有哪兩家機械制造商就基于建模的設計是什么達成共識，更別提開發者應該從已開發模型的仿真中得到什么了。

　　通過仿真實現早期功能測試

　　仿真是基于模型開發的關鍵要素之一，當然，這一要素極其復雜，談論起來并不是一個輕松的話題。畢竟，開發人員必須在建模前完全確定什么是必須被仿真的。

　　在這里，差別主要表現在以下兩方面

　　▇個別域(機械、過程模型、物料流程等)之間

　　▇機器模型和控制功能之間

　　前者主要影響仿真工具和建模類型的選擇(FE模型、微分方程組、物理建模等;見表1)，而后者表現為一種根本性的差異。當然，我們最終應該將機器模型和控制功能放在一起進行測試，但是在開發的時候必須將這兩者分開看待。

　　控制功能的建模類型取決于正在使用的目標系統，例如，我們通過仿真工具“Automation Studio Target forSimulink”，僅需點擊按鈕就能將Simulink中執行的控制算法或者在Stateflow中制定的步序傳輸至貝加萊硬件。

在建模的時候，在機器模型和控制功能之間應該有一個明確的區分

　　當我們創建一個適合的機器模型的時候，情況會變得有些復雜，建模工具和層次細節度的選擇很大程度上取決于我們想得到的結果。例如，如果你想表現薄膜擠出生產線上放卷過程的動態特性，那么已經擁有張力控制系統的你再為驅動創建一個熱模型將變得沒有多大意義。但是，如果該模型將會被用來測量仿真中的系統限值，那么熱特性就必須被考慮在內。

　　虛擬機的不同變體

　　就像為控制邏輯建立仿真模型一樣，我們不僅可以在開發機也可以在實時系統(如工業控制器或工業PC)上建立機器模型。機器模型擁有多種配置可能，我們必須從中選擇一種配置與特殊情況相匹配。因此，本文的剩余部分將側重介紹“虛擬機”的一些最常見的變體。

　　機器仿真

　　如果目標純粹是為了確定機器行為和開發機上已開發的控制功能之間的相互作用，那么最有效的方式就是將這兩個仿真模型(機器和機器邏輯)連接起來。對于整體仿真而言，最簡單的處理方式是在相同的開發環境中創建這兩個模型。例如，Simulink不僅可以實現對子模型的仿真，而且還可以將它們作為一個完整的模型進行仿真。出于可持續性開發的考慮，這些子模型會被存儲于功能庫中，以便于提供給后續的開發項目重復使用。如果想要在不同的工具中實現系統模型和控制邏輯，那么對于整體仿真而言，就需要有各自的導入選項。例如，在MapleSim中創建的物理機模型被導入Simulink后，會與在Stateflow中建立的控制邏輯以及在Simulink中創建的閉環控制器相連。

通過仿真工具“B&R Automation Studio Target for Simulink?”，僅需點擊按鈕就能將模型算法和功能移植到控制器中

　　軟件在環仿真

　　我們利用統一的接口可以創建軟件在環仿真，這需要將兩個(或更多)工具連起來用于仿真，因此必須保證順利實現基于周期的同步通信以及雙向數據交換。例如，讓我們想象一下，在Simulink中建模的系統正在連接貝加萊仿真PLC，它以“ARsim”為名稱集成于Automation Studio開發環境中。除了貝加萊指定的PVI接口之外，我們還可以采取OPC和WinIO協議進行數據交換，通過UDP方式實現同步通信。接下來的步驟如下：首先，針對一個掃描周期求解在Simulink中建立的機器模型的微分方程組，將結果傳輸至仿真控制器作為過程變量(完全按照隨后將會在真實系統中完成的那樣)，并為同步通信分別提供時鐘信號。然后在ARsim環境中執行一個控制周期，再將執行結果隨同時鐘信號一起返回到Simulink中。開發計算機中的觀察器會查看非實時域上的仿真，但是該方法需確保虛擬機與控制器之間始終保持高質量的實時通信。在現實中，這些流程的進度是非常緩慢的，而軟件在環仿真卻可以加快例如擠出機中溫度曲線的觀察速度，還可以緩慢地查看液壓系統中的快速過程。