Vintecc基于模型设计开发多轴收获机PLC系统
挑战
解决方案
结果
- 在硬件可用之前，90%的设计已经得到验证
- 开发进度缩短了几个月
- 几天内就实现了新功能
“基于模型的设计极大地加快了开发速度，使得只需要少量额外工作就可以提供额外的功能成为可能，并让我们对所交付的软件有了很高的信心。如果没有建模和仿真，我们可能仍然在努力让系统启动和运行。”
Vincent Theunynck, Vintecc
比利时Vintecc咨询公司的一个重要客户最近重新设计并制造了一台高度定制架构的收获机。一台780马力的发动机驱动三个独立的后轴和前轴上的两个独立车轮，收割机能够在一次负载中收集和运输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，包括动力系统、收集器和所有其他机械和液压组件万博1manbetx®基于模型的设计。
Vintecc公司创始人兼首席工程师文森特•休恩克(Vincent Theunynck)表示:“对于任何大型机器来说，安全性和可靠性都至关重要。“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，我们可以看到它们是如何工作的。万博1manbetx在实际机器上测试之前，我们验证了软件按预期执行——首先在环中模型模拟中，然后在环中硬件模拟中。”
挑战
以前的收割机更小，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功能和更大的容量，需要一个明显更复杂的控制系统。Theunynck需要对收割机的动力系统和液压元件进行精确建模，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C语言开发控制器的经验，但他之前几乎没有结构化文本(ST)的经验。为了确保整个系统能像预期的那样运行，Theunynck希望避免手工编写plc代码，并在实际机器上调试控制代码。相反，他想通过仿真来调试和验证他的设计，然后自动为PLC系统生成IEC 61131-3 ST源代码。
解决方案
Vintecc利用MATLAB建模、仿真和实现了完整的收割机控制系统®、S万博1manbetximulink和Simscape™。
Theunynck将整个控制系统设计划分为三个主要的应用程序，每个应用程序都在单独的PLC上实现，并通过CAN网络相互通信。
Vintecc为每个包含Stateflow的控制器创建了一个模型®图表来管理执行模式和Simulink元素，如PID控制器块来控制收割机的液万博1manbetx压和机械系统。
使用Simscape, Vintecc开发了包括轮胎和车身元素的工厂模型;液压泵、马达和油缸;动力系统部件;机械连杆。
为了验证牵引力控制、自动轴校中、巡航控制、自动倒车和其他控制设计功能，Theunynck在Simulink中对控制器和工厂模型进行了环中模型(MIL)仿真。万博1manbetx
在生成CODESYS之后®他在CODESYS环境中编译了应用程序，并将其控制设计部署到来自IFM EcoMat Mo万博1manbetxbile产品家族的三个PLC上。
使用车辆网络工具箱™，Theunynck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)模拟，其中PLC控制器通过CAN消息与Simulink工厂模型通信，他使用Simulink Desktop real - time™实时运行。万博1manbetx
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。
在通过仿真验证和验证了90%的软件之后，剩下的唯一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优正确。
结果
在硬件可用之前，90%的设计已经得到验证．Theunynck说:“这些机器可以在很短的时间内部署，所以它们必须非常可靠。”“我们严格的验证和验证流程将潜在错误的数量降至绝对最低，确保机器保持全面运行，不会停机或中断客户的业务。”
开发进度缩短了几个月．Theunynck说:“基于模型的设计将开发时间缩短了两到三个月，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。”“因此，我们能够开发出比我们最初打算的更多的自动化功能，为客户的软件投资带来更大的回报。”
几天内就实现了新功能．Theunynck说:“在项目进行到一定阶段时，客户提出了两个新功能:巡航控制和自动倒车。”“如果采用传统的手工编码方法，这些更改至少需要10天才能实现。通过基于模型的设计，我在短短两天内实现并测试了这两个功能。”
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