“基于模型的设计极大地加快了开发速度，使我们能够以很少的额外工作提供额外的功能，并使我们对所交付的软件有了高度的信心。如果没有建模和模拟，我们可能仍然难以让系统启动和运行。”
文森特·泰恩克
比利时咨询公司Vintecc的一个关键客户最近重新设计并建造了一台高度定制的收割机。一台780马力的发动机驱动着三个独立的后轴和前轴上的两个独立车轮，这台收割机一次可以收集和运送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，包括动力总成、收集器和所有其他机械和液压部件金宝app®和基于模型的设计。
“对于任何大型机器，安全性和可靠性都是至关重要的，”Vincent Theunynck说，他是Vintecc的创始人和首席工程师。“通过在Simulink中对控制软件以及动力传动系统和其他核心部件进行建模和仿真，我们可以看到它们是如何工作的。在实际机器上进行测试之前，我们先在模型在环仿真中，然后在硬件在环仿真中，验证了软件的性能符合预期。”金宝app
之前版本的收割机更小，更容易控制，只需要简单的电子控制，没有软件。新的收割机具有更多的功能和更大的容量，需要一个更复杂的控制系统。unynck需要精确建模收割机的动力传动系统和液压元件，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。
尽管Theunynck有用C语言开发控制器的经验，但他之前对结构化文本(ST)几乎没有经验。为了确保整个系统按照预期运行，Theunynck希望避免手动编码plc和在实际机器上调试控制代码。相反，他想通过仿真调试和验证他的设计，然后自动生成IEC 61131-3 ST PLC系统源代码。
Vintecc在MATLAB中使用基于模型的设计方法对完整的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划分为三个主要应用程序，每个程序在单独的PLC上实现，并通过CAN网络相互通信。
Vintecc为包含Stateflow的每个控制器创建了一个模型®用于管理执行模式的图表和Simulink元素，如用于控制收割机液压和机械系金宝app统的PID控制器块。
Vintecc利用Simscape开发了包括轮胎和车身元素在内的工厂模型;液压泵、马达和油缸;动力系统部件;和机械联系。
为了验证他的控制设计的牵引力控制、自动轴对中、巡航控制、自动倒档等功能，Theunynck在Simulink中对控制器和工厂模型进行了模型在环(MIL)仿真。金宝app
后生成CODESYS®他在CODESYS环境中编译了应用程序，并将他的控制设计部署到IFM EcoMat Mob金宝appile产品家族的三个PLC上。
使用车辆网络工具箱™, Unynck在工厂模型上实现了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，并与Simulink Desktop real time实时运行™.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。
在通过模拟验证和验证了90%的软件后，剩下的唯一步骤是在实际硬件上测试PLC控制系统，以确保在完成的系统交付给客户之前进行正确的参数调整。
90%的设计在硬件可用之前得到验证“这些机器的部署时间非常短，因此它们必须非常可靠，”Thunynck说。“我们严格的验证和确认过程将潜在错误的数量降至绝对最低，确保机器将保持完全运行，不会停机或中断客户的业务。”
开发计划缩短了几个月．“基于模型的设计缩短了两到三个月的开发时间，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，”Theunynck说。“因此，我们能够开发出比最初预期更多的自动化功能，为客户的软件投资带来更大的回报。”
新功能在几天内实现．“项目进展顺利时，客户要求增加两个新功能:巡航控制和自动倒车，”Theunynck说。“如果采用传统的手工编码方法，这些变化至少需要10天才能实现。在基于模型的设计中，我只用了两天就实现并测试了这两个功能。”
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