今天，無(wú)論是OEM機械制造業(yè)還是大型過(guò)程控制項目對于機器自動(dòng)化程度的需求在不斷提高，對于自動(dòng)化系統的開(kāi)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，工程師們必須面對各種變化的需求設計開(kāi)發(fā)出不同的產(chǎn)品和系統方案。

    如何使得機器的設計更加自動(dòng)化？這是一個(gè)非常值得探討的問(wèn)題。目標、對象、方法與工具是能夠更好完成項目的關(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)化更好的結合，使機器的設計更加自動(dòng)化？

    V型模式

    V型模式是由需求分析、規范說(shuō)明、概要設計、詳細設計、編碼、單元測試、集成測試、系統測試、驗收測試等多個(gè)環(huán)節構成，并且在V字型的橫向上一一對應，如：驗收測試對應與需求分析階段的內容，系統測試則對應于規范說(shuō)明單元的內容，集成測試對應于概要設計的內容……。

    V型開(kāi)發(fā)模式提供了一個(gè)很好的軟件項目開(kāi)發(fā)與測試的模型，使整個(gè)項目更為清晰有序地進(jìn)行，并且嚴格地控制了軟件項目的質(zhì)量。

               

    自上世紀80年代后期V型開(kāi)發(fā)模式開(kāi)始被廣泛使用。在德國，采用V型模式做為軟件開(kāi)發(fā)與測試的標準模式，在奧地利與瑞典等國家，V型模式同樣作為一個(gè)重要的標準與規范而廣為使用。目前，V型模式已經(jīng)廣泛應用于汽車(chē)制造業(yè)、電力行業(yè)的水輪機、汽輪機設計與風(fēng)力發(fā)電機組、大型變壓器、工程機械與港口機械以及軍事領(lǐng)域的太空探測器、雷達、定位系統等。

    MATLAB/SIMULINK集成在V型開(kāi)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試工具。B&R系統同樣也支持Matlab/SIMULINK仿真模型的導入，它將仿真模型導入到Automation Studio這個(gè)開(kāi)發(fā)工具中，使仿真系統可以在B&R控制器上進(jìn)行硬件的仿真及系統功能的測試。

    Matlab/SIMULINK可按系統內在的物理關(guān)聯(lián)設計完整的復雜系統，可使傳感器、控制器、機械單元、操作機構等構成一個(gè)整體。系統的各個(gè)組成部分在Matlab/SIMULINK中是以模塊化的方式來(lái)構建的，可調用各種標準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)化的系統參數。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，節省開(kāi)發(fā)周期

    對于復雜算法的設計，自動(dòng)代碼生成是比較具有吸引力的。因為復雜的算法必須是一個(gè)經(jīng)過(guò)測試的算法模型，通過(guò)人工編寫(xiě)的代碼，可能需要反復的調試才能使用，而通過(guò)Matlab/SIMULINK生成的代碼是使用經(jīng)過(guò)無(wú)數次測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試時(shí)間。

    2.系統仿真測試可直接應用于控制器

    如果仿真的結果不能直接連到控制器中進(jìn)行測試，而需要重新編寫(xiě)代碼，就會(huì )造成人工的巨大浪費。而如果控制器可以直接接收來(lái)自MATLAB/SIMULINK的測試代碼，那么就可以節省很多時(shí)間。

    3.系統測試可以降低實(shí)際機器調試的成本

    對于機械系統而言，尤其是新機型的開(kāi)發(fā)，如印刷機的調試，需要使用很多紙張或印刷材料。像包裝機械、輪胎機械，都意味著(zhù)需要巨大的調試成本。但通過(guò)仿真后的測試則會(huì )大量地降低調試成本，更重要的是，有些測試不僅僅是需要巨大的成本，還需要有時(shí)機——例如：在風(fēng)力發(fā)電項目中遇到惡劣天氣而引發(fā)的Safety動(dòng)作，這個(gè)時(shí)機指的是現場(chǎng)并非隨時(shí)都能獲得25級風(fēng)力，這就是為什么F1要投入巨大的費用在風(fēng)洞測試上。

    4.機器的改型設計更加簡(jiǎn)單

    對于MATLAB/SIMULINK而言，新機器的更高性能或者機器的新增功能將無(wú)需再進(jìn)行復雜的測試，就可以快速的實(shí)現，這樣對于新機型的設計來(lái)說(shuō)，就可以很好的利用原有模型，而只增加一些新的電氣開(kāi)關(guān)或者傳感器，或提升性能等級。對于那些需要開(kāi)發(fā)機器的系列產(chǎn)品和機器的長(cháng)遠規劃來(lái)說(shuō)，這種方式就非常簡(jiǎn)單了。

    因此，B&R對于MATLAB/SIMULINK的支持有著(zhù)巨大的優(yōu)勢，特別是在機械設計領(lǐng)域，這意味著(zhù)客戶(hù)可以建立更為有效的自身的開(kāi)發(fā)平臺。

    Automation Studio——集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是關(guān)鍵

    集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它能夠將所有的控制對象完整的集成在一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺上，否則，所謂的集成開(kāi)發(fā)就是空洞的。而B(niǎo)&R Automation Studio很好的滿(mǎn)足了這一關(guān)鍵需求，能夠面向整個(gè)控制系統的硬件對象——HMI、PLC、I/O、Motion、Hydraulic、Safety等等，這樣就包括了整個(gè)機器控制所需的對象，并能夠接收仿真的結果去實(shí)現機器的功能。

    Automation Studio支持MATLAB/SIMULINK工具箱

    下面列出了AS軟件所支持的SIMULINK工具箱，都是機械設備領(lǐng)域控制系統開(kāi)發(fā)所需的工具包軟件，也都很常用。
    Stateflow工具箱——用于生成代碼
    C-MEXs函數箱
    控制系統工具箱
    信號處理工具箱
    嵌入式m-files
    模糊控制工具箱
    更多

    總之，對于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，Matlab/SIMULINK是一個(gè)非常強大的開(kāi)發(fā)工具，可以使機器的設計更加自動(dòng)化。