MathWorks公司發(fā)布了新產(chǎn)品Simulink PLC Coder（PLC編碼器）, 這是一種軟件產(chǎn)品，可以為可編程邏輯控制器（PLC）和可編程自動化控制器（PAC）生成符合IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化文本程序。這種技術(shù)把基于模型的設(shè)計生成PLC和PAC可執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)制造和能源發(fā)電設(shè)備的控制，包括來自羅克韋爾自動化公司的產(chǎn)品。
概述
MathWorks產(chǎn)品（圖中的蘭色方框）現(xiàn)在可以生成結(jié)構(gòu)化文本程序和C語言程序，推動了基于模型的設(shè)計、測試和在PLC系統(tǒng)上的應(yīng)用。
Simulink PLC Coder可生成結(jié)構(gòu)化文本（ST為IEC1131－3中編程語言中的一種）格式的源代碼，它要通過Simulink模型，Stateflow流程圖和MATLAB處理，然后使用一種來自工業(yè)自動化供應(yīng)商提供的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）編譯后，下載到PLC或PAC中運(yùn)行。而Mathworks合作的第一個自動化供應(yīng)商就是羅克韋爾自動化公司。
“工業(yè)自動化是一個競爭激烈的領(lǐng)域，各公司都不斷地尋找創(chuàng)新的方法，開發(fā)更為復(fù)雜的機(jī)電工業(yè)系統(tǒng)，”Tony Lennon, MathWorks公司的工業(yè)自動化和機(jī)械工業(yè)經(jīng)理說道，“我們的客戶認(rèn)識到：帶有自動程序生成的模型設(shè)計方法是設(shè)計和驗證這些復(fù)雜系統(tǒng)的最佳方案，這種方法涵蓋了電氣、機(jī)械和控制系統(tǒng)范疇?？梢允拐麄€設(shè)備成功地運(yùn)行。”
Simulink PLC Coder的功能
實(shí)現(xiàn)PAC程序的自動生成過程如下：用戶先用Simulink軟件（上圖左）完成基于模型的設(shè)計，然后通過鼠標(biāo)操作執(zhí)行Simulink PLC Coder，生成符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化文本程序（上圖中），最后用RSLogix（羅克韋爾自動化的編程軟件）把這個程序變成羅克韋爾自動化公司PAC中的可執(zhí)行碼并下載，控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行（上圖右）。
使用Simulink PLC Coder, 工程師能夠完成工控系統(tǒng)控制程序的自動生成，包括回路控制、離散量控制、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制等應(yīng)用。自動程序生成，是基于模型設(shè)計中的一個集成部分，幫助工程師消除了傳統(tǒng)手工編程方式帶來的很多錯誤，縮短了整個項目的開發(fā)和調(diào)試時間。
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羅克韋爾自動化公司與MathWorks公司的合作
羅克韋爾自動化公司的戰(zhàn)略合作經(jīng)理Jason Weber說：與MathWorks公司的協(xié)作，“我們的客戶獲得了使用模型設(shè)計開發(fā)PAC應(yīng)用程序的能力，提高了機(jī)械設(shè)備的性能。基于模型的設(shè)計與我們虛擬設(shè)計與制造的理念非常接近和一致，這使得用戶的產(chǎn)品能夠更快地進(jìn)入市場，降低工程費(fèi)用，并且生產(chǎn)前就能很好地驗證設(shè)備?！?/FONT>
MathWorks公司的Matlab是一種編程環(huán)境，可用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、可視化界面和數(shù)字計算。Simulink是一種圖形環(huán)境，可用于多領(lǐng)域中嵌入式系統(tǒng)的模型設(shè)計和動態(tài)模擬。這些產(chǎn)品能夠生成C語言代碼，已經(jīng)非常廣泛地用于與基于PC的控制。增加了結(jié)構(gòu)化文本的程序輸出，擴(kuò)展了基于模型設(shè)計的應(yīng)用范圍，因為控制工程師非常熟悉PLC/PAC產(chǎn)品，比如基于羅克韋爾自動化的ControLogix PLC/PAC控制器和RSLogix編程軟件。
Simulink PLC Coder 的產(chǎn)品特色
? 自動生成符合IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化文本程序；
? Simulink 的支持，包括復(fù)用子系統(tǒng)、PID控制功能塊和查找表；
? Stateflow 的支持，包括圖形功能，真值表和狀態(tài)機(jī)；
? 嵌入式MATLAB支持，包括if-else聲明、循環(huán)結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)指令；
? 支持多種數(shù)據(jù)類型，包括布爾、整數(shù)、列舉和浮點(diǎn)，以及向量、矩陣、可變參數(shù)；
? IDE支持，包括 PLCopen XML，羅克韋爾自動化? RSlogix? 5000；
? 測試結(jié)果報告。
使用Simulink PLC Coder生成PLC程序
在Simulink中, 你可以用Simulink PLC Coder生成結(jié)構(gòu)化文本，做法如下：用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)住一個子系統(tǒng)塊，在彈出的菜單命令中選擇：PLC Coder > Generate Code for Subsystem選項。在MATLAB中，你可以調(diào)用plcgeneratecode 命令，創(chuàng)建新的腳本，然后通過提示，自動地完成構(gòu)建過程，生成結(jié)構(gòu)化文本。
支持超過130個以上的Simulink功能塊、所有的Stateflow構(gòu)造和多種嵌入進(jìn)MATLAB的功能，Simulink PLC Coder可以完全實(shí)現(xiàn)你的控制系統(tǒng)模型，包括反饋回路、各種模式、狀態(tài)邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算。你可以使用Simulink PLC Coder把離散時間的工廠模型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化文本，使用硬件回路（HIL）進(jìn)行測試。做為選擇，你可以使用實(shí)時車間（Real-Time Workshop?）生成C/C++ 程序代碼，用于對離散時間或者連續(xù)時間模型的HIL測試。
基于模型設(shè)計的發(fā)展
嵌入式系統(tǒng)的使用不斷地向汽車工業(yè)轉(zhuǎn)移。通過使用復(fù)雜的、板級的、基于軟件的電子控制，這種轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)出提高性能、增加安全和方便維護(hù)的需求。另外，除了公交車輛工業(yè)的轉(zhuǎn)變之外，嵌入式系統(tǒng)的第二波熱潮正在商用汽車工業(yè)中出現(xiàn)。這里，嵌入式系統(tǒng)用于控制液壓系統(tǒng)，而以前這要依靠機(jī)械控制來完成的功能。在這兩個工業(yè)中，系統(tǒng)復(fù)雜性的增加了對傳統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)流程的高要求：滿足項目的時限、費(fèi)用和質(zhì)量等指標(biāo)提出了巨大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，主要汽車制造商中的工程師，正在跨越手動編程的系統(tǒng)設(shè)計流程，而使用圖形模型設(shè)計、分析，并用軟件確定機(jī)械的性能和行為。
使用模型設(shè)計可確保了一個最終產(chǎn)品滿足系統(tǒng)的要求。模型設(shè)計使不同專家組成的工程團(tuán)隊一起更有效率地工作，工作在設(shè)計流程的不同階段人們可以不斷溝通；指出并改正在早期開發(fā)流程中的錯誤；自動生成牢靠、高效和高質(zhì)量的程序。通過軟件工具提供商的獨(dú)特視角，按照基本的法則引領(lǐng)基于模型設(shè)計的成功應(yīng)用是可行的。使用范圍可以從相關(guān)的特定實(shí)踐，到自動程序生成，再到必須解決的組織問題。
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什么是基于模型的設(shè)計？
在基于模型的設(shè)計中，開發(fā)流程要圍繞一個系統(tǒng)模型中心――通過模型提煉出可執(zhí)行的規(guī)范，然后是：設(shè)計與模擬、生成與執(zhí)行、測試與驗證。
這個系統(tǒng)模型是一個可執(zhí)行的規(guī)范，規(guī)范的描述和使用貫串整個設(shè)計流程。可執(zhí)行的規(guī)范還包括了輸入和期望的輸出或接受的標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用環(huán)境，以及與要求的鏈接和參考?？蓤?zhí)行規(guī)范的目標(biāo)能與設(shè)計的目標(biāo)清晰地溝通，并且允許通過仿真對規(guī)范要求進(jìn)行可行性和兼容性分析。當(dāng)軟件和硬件的執(zhí)行完成了規(guī)范要求，比如固定點(diǎn)和時間行為，程序能夠自動生成，通過測試指標(biāo)可以對系統(tǒng)進(jìn)行驗證，這個流程節(jié)省了時間，避免了手動錯誤的發(fā)生。
使用了基于模型的設(shè)計，工程師能夠從以下方面提高效率：
? 使用一種公共設(shè)計環(huán)境，跨越不同的項目團(tuán)隊；
? 把設(shè)計直接連接到要求；
? 設(shè)計集成了測試，不斷地發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤；
? 通過多方面的仿真，改進(jìn)算法；
? 自動生成程序；
? 開發(fā)和復(fù)用測試套件；
? 自動生成文件；
? 跨越多個處理器和硬件目標(biāo)，重用設(shè)計部署系統(tǒng)。
基于模型設(shè)計的使用
公司為什么要采用基于模型的設(shè)計？有的情況是，公司是從上到下的管理模式，戰(zhàn)略規(guī)劃需要部署一套公共的工具和流程。有時是，工程師們在大學(xué)使用過模型方法，現(xiàn)在要尋找工具解決當(dāng)今工作中的問題，這樣的草根會主動采用這種模型設(shè)計方法。還有的時候，基于模型設(shè)計是一種實(shí)用的技術(shù)，有廣泛的用途，比如：六西格碼或系統(tǒng)工程。不管什么推動力促進(jìn)了基于模型的設(shè)計，這種努力應(yīng)該是持續(xù)的，因為公司能夠看到回報?；貓髞碜杂谝韵虏煌姆矫妫?/FONT>
? 獲得了效率，比如減少了完成整個項目所需的時間；
? 加快了產(chǎn)品進(jìn)入市場的速度；
? 提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；
? 降低了對物理原型的依賴。
此外，當(dāng)工程師們有了合手的工具，工作起來常常會有更多的樂趣。
結(jié)論
基于模型設(shè)計的應(yīng)用已經(jīng)得到很好地建立、歸檔和提煉，可以用于開發(fā)嵌入式控制系統(tǒng)和PLC/PAC控制系統(tǒng)，通過多年的實(shí)踐和大大小小項目的執(zhí)行，在航空、國防、汽車、生物、醫(yī)藥、化工、石油、通信、計算機(jī)、辦公設(shè)備、地球與海洋科學(xué)、電子、金融服務(wù)、工業(yè)自動化與機(jī)械、儀器儀表、半導(dǎo)體、基礎(chǔ)實(shí)施和能源等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，這些方法和最佳實(shí)踐已經(jīng)被眾多行業(yè)所接受。
（原創(chuàng)）
