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Vintecc采用基于模型的设计方法为多轴收获机开发PLC系统

挑战

开发基于PLC的四轴100吨收获机控制系统

解决方案

使用基于模型的设计开发控制器和工厂模型,使用MIL和HIL仿真验证设计,并生成用于PLC部署的产品结构化文本

结果

  • 在硬件可用之前,90%的设计经过验证
  • 开发进度缩短数月
  • 新功能在几天内就实现了

“基于模型的设计极大地加快了开发速度,使得只需很少的额外工作就可以提供额外的功能,并使我们对所交付的软件充满信心。如果没有建模和仿真,我们可能仍然难以启动和运行系统。”

文森特•Theunynck Vintecc
收割机采用Vintecc控制系统。

比利时咨询公司Vintecc的一位重要客户最近重新设计并制造了一台具有高度定制结构的收获机。780hp发动机驱动三个独立的后轴和前轴上的两个独立车轮,该收割机能够在一次装载中收集和运输100吨农产品。

Vintecc使用Simulink设计并实现了整个收割机的控制系统,包括动力传动系统、收集器以及所有其他机械和液压部件金宝app®以及基于模型的设计。

Vintecc创始人兼首席工程师文森特•特恩尼克(Vincent Theunynck)表示:“对于任何大型机器来说,安全性和可靠性至关重要。”“通过在Simulink中建模和模拟控制软件、动力系统和其他核心组件,我们可以看到它是如何工作的。金宝app在实际机器上进行测试之前,我们验证了软件的性能,首先是模型在环中模拟,然后是硬件在环中模拟。”

挑战

以前版本的收割机更小,更容易控制,只需要简单的电子控制,不需要软件。新的收割机具有更多的功能和更大的容量,需要更复杂的控制系统。Unynck需要精确地建模收割机的动力传动系统和液压部件,以便在硬件可用之前对控制器进行基于仿真的调试和验证。

虽然Theunynck有使用C语言开发控制器的经验,但他以前很少使用结构化文本(Structured Text,ST)。为了帮助确保整个系统按预期运行,昂尼克希望避免手动编码PLC和在实际机器上调试控制代码。相反,他希望通过模拟调试和验证他的设计,然后自动生成PLC系统的IEC 61131-3 ST源代码。

解决方案

Vintecc采用基于模型的设计,利用MATLAB对整个收割机控制系统进行建模、仿真和实现®、S金宝appimulink和Simscape™.

unynck将整个控制系统设计分为三个主要的应用程序,每个程序都在独立的PLC上实现,并通过CAN网络相互通信。

Vintecc为每个包含statflow的控制器创建了一个模型®图来管理执行模式和Simulink元素,如PID控制器块来控制收割机的液压金宝app和机械系统。

使用Simscape,Vintecc开发了包含轮胎和车身元素的工厂模型;液压泵、马达和气缸;动力总成部件;和机械连接。

为了验证牵引力控制、自动轴定位、巡航控制、自动倒车和其控制设计的其他功能,Unynck在Simulink中对控制器和设备模型进行了半实物仿真(MIL)。金宝app

生成CODESYS后®使用Simulink PLC编码器的控制器型号的兼容ST™, 他在CODESYS环境中编译金宝app了该应用程序,并将其控制设计部署到IFM EcoMat Mobile产品系列的三个PLC上。

使用Vehicle Network Toolbox™,Theunynck在工厂模型上实现了一个CAN接口,使模型能够通过CAN总线发送和接收消息。他进行了硬件在环(HIL)仿真,其中PLC控制器通过CAN消息与Simulink工厂模型进行通信,他使用Simulink Desktop real - time™实时运行这些模型。金宝app

在整个开发过程中,Theunynck使用MATLAB对仿真结果进行后处理和可视化。

通过仿真验证了90%的软件,剩下的步骤就是在实际硬件上测试PLC控制系统,以确保在完整的系统交付给客户之前,参数调整正确。

结果

  • 在硬件可用之前,90%的设计经过验证.“这些机器的部署时间非常短,所以它们必须非常可靠,”Theunynck说。“我们严格的验证和验证过程将潜在错误的数量减少到绝对最低,确保机器将继续全面运行,没有停机或中断客户的业务。”

  • 开发进度缩短数月. “基于模型的设计将开发缩短了两到三个月,因为它使我们能够自动生成生产软件,并通过模拟验证功能行为,”泰恩克说。“因此,我们能够开发出比最初预期更多的自动功能,为客户的软件投资带来更大的回报。”

  • 新功能在几天内就实现了. 泰恩克说:“在项目实施过程中,客户要求提供两项新功能:巡航控制和自动倒车。”。“使用传统的手工编码方法,这些更改至少需要10天才能实现。使用基于模型的设计,我只用了两天就实现并测试了这两个功能。”