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一是利用数字PID控制算法调节直流电机的速度，方案是采用光电开关来获得电机的转动产生的脉冲信号，单片机（MSP430G2553）通过测量脉冲信号的频率来计算电机的转速（具体测量频率的算法是采用直接测量法，定时1s测量脉冲有多少个，本身的测量误差可以有0．5转加减），测量的转速同给定的转速进行比较产生误差信号，来产生控制信号，控制信号是通过PWM调整占空比也就是调整输出模拟电压来控制的（相当于1位的DA，如果用10位的DA来进行模拟调整呢？效果会不会好很多？），这个实验控制能力有一定的范围，只能在30转／秒和150转／秒之间进行控制，当给定值（程序中给定的速度）高于150时，实际速度只能保持在150转，这也就是此系统的＊＊＊大控制能力，当给定值低于30转时，直流电机转轴实际是不转动的，但由于误差值过大，转速会迅速变高，然后又会停止转动，就这样循环往复，不能达到控制效果。

根据实测，转速稳态精度在正负3转以内，控制时间为4到5秒。实验只进行到这种程度，思考和分析也只停留在这种深度。

二是利用数字PID控制算法调节直流减速电机的位置，方案是采用与电机同轴转动的精密电位器来测量电机转动的位置和角度，通过测量得到的角度和位置与给定的位置进行比较产生误差信号，然后位置误差信号通过一定关系（此关系纯属根据想象和实验现象来拟定和改善的）转换成PWM信号，作为控制信号的PWM信号是先产生对直流减速电机的模拟电压U，U来控制直流减速电机的力矩（不太清楚），力矩产生加速度，加速度产生速度，速度改变位置，输出量是位置信号，所以之间应该对直流减速电机进行系统建模分析，仿真出直流减速电机的近似系统传递函数，然后根据此函数便可以对PID的参数进行整定了。　

不分场合都采用是不明智的。如果这样做，只会给其它工作增加复杂性，并给参数整定带来困难。当采用PID控制器还达不到工艺要求，则需要考虑其它的控制方案。如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。

Kp，Ti，Td三个参数的设定是PID控制算法的关键问题。一般说来编程时只能设定他们的大概数值，并在系统运行时通过反复调试来确定＊＊＊佳值。因此调试阶段程序必需得能随时修改和记忆这三个参数。西门子触摸屏北京代理商

　一前言

我们在所有的自动项目中，对一些小型单机PLC编程，必定少不了报警程序的编写。这些报警程序用于输出相应的警示信息，警示设备的使用的操作人员，告诉他们设备出现了非正常的情况。以便故障能及时处理，提高生产效率。

在我们做自动化设备设计的时候，常用如下图所示的警示灯。由不同的颜色的模块组合而成，用于指示设备的运行状态。在选型的时候我们一般还选用带有声音报警（蜂鸣）的警示灯。以达到声光报警的目的。西门子触摸屏北京代理商

二三色报警灯

这种的警示灯与PLC之间的连接，一般都是由PLC的输出点直接驱动，一个输出点对应于一个指示灯或蜂鸣。也就是说选取了多少层的警示灯，就意味着需要多少个IO点来进行控制。我们在设计过程中，可以按照我们设备需要指示的功能的多少来选取多少层的警示灯。在这里我们讨论一个三层（红、黄、绿）加蜂鸣的警示灯的程序的编写，这种情况也是我们单台自动化设备设计过程中＊＊＊常见的使用方法。功能定义如下：

报警：红色灯闪烁，蜂鸣

提示：黄色灯闪烁，绿灯常亮

正常：绿灯常亮

消音按钮按下：红色灯常亮，取消蜂鸣

故障清除：红色灯灭

由此，我们做出如下程序：

三报警程序示例

在一个完整的PLC控制程序中，设备的报警信号一般都是有多个。对于每一个报警信号，我们都应该有像上面一样的报警控制进行响应。那如何让每一个报警信号都能像上面的报警程序来响应呢？西门子触摸屏北京代理商

对于编程量小的项目，可逐个报警点控制；但如果编程量稍大一点，这样就会变得异常繁琐，而且还特别容易出错。这种情况＊＊＊好的办法肯定是将报警程序做成一个子程序，然后让程序中的所有报新生产系统的设计和实施通常是耗时且高成本的过程，完成设计、采购、安装后，在移交生产运行之前还需要一个阶段，即调试阶段。如果在开发过程中的任何地方出现了错误而没有被发现，那么每个开发阶段的错误成本将大大增加，未检测到的错误可能会在调试期间造成设备重大的损坏。西门子触摸屏北京代理商

数字孪生对实施过程的前中后进行容错冲销，将大部分的操作－除了＊＊＊后安装之外全部移到虚拟层，设计、开发、调试等工作都是虚拟层进行，得到＊＊＊优和＊＊＊确定的方案后有相当的把握再上线使用。

随着工艺要求和控制复杂度的增加，使得本来就很棘手的设备调试变得更加棘手，脱离了现场运行环境，机械、电气部件和自动化软件就得不到充分的调试，设备设计的正确性和有效性等得不到有效的保障。在调试阶段，工程师会发现错误，修改设计，编写和优化程序，以及对操作人员进行新设备、新操作流程培训。

工艺设计和虚拟调试，特别适合一些禁止远程调试的业务场景。其实这些事情很多供应商也干过，只不过未必是数字孪生罢了：模拟安装环境啊，而且还不是局部模拟，是全局模拟。当然有条件的设备供应商可以自己模拟一个小型环境，如果成本太高，也可以用数字孪生来模拟一个虚拟的调试和安装环境。通过现实的运行机理导入数据和流程到数字孪生，这里我们再超前一点：数字孪生能不能搞用户化和通用化呢，当然也可以。

这个阶段是难以计划，会延迟生产，也会造成成本超支，并可能导致延迟发货，影响客户满意度。由于数字孪生是物理资产的准确表征，可以用于对新网络或设备设计的虚拟调试。西门子触摸屏北京代理商

在虚拟调试时，如果发现问题需要进行设计优化，则可以在计算机上对虚拟的系统模型进行更改，虚拟调试允许重新更改网络规划、重新编程机器人或更改变频驱动器、PLC　编程等操作。一旦重网络规划和仿真验证系统

在设计阶段，通过　SINETPLAN　实现对工业网络　PROFINET　的规划设计和仿真，识别潜在的问题并避免发生。

新建、组态　PROFINET　网络，或导入现有项目，进行网络负载仿真，流量整形保证网络运行安全可靠，优化网络资源和透明化网络利用率；也可以对已安装　PROFINET　网络进行在线扫描和验证。

网络架构让真正网络工程师去搞，我不懂。知道它是啥就行，不用什么都通，面面俱到：知道需要什么，输出什么，标准是什么，流程是什么差不多了，再配合配合嘛。

其中：

物理和运动系统模型主要是机械组件，比如设备主体、执行机构、输送带、工装夹具等；

电气和行为模型主要是一些活动组件例如驱动器、阀门和外设行为；

自动化模型是　DCS，PLC　程序和上位机软件。

这三种模型都需要数字孪生仿真

虚拟调试系统（这个东西是核心，其他都是辅助）

虚拟调试系统分软件在环（SiL：　Software　in　Loop）和硬件在环　（HiL：Hardware　in　Loop），根据不同的仿真环境可以选择软件在环或硬件在环。西门子触摸屏北京代理商

软件在环是把整体设备完全虚拟化，即由虚拟控制器　CPU、虚拟　HMI、虚拟信号及模型算法、虚拟机械模型组成；

（软件在环就是软件虚拟化，仿真化，不仅仿真软件模型，贴张图说这个就是HMI视图也可以，还要仿真的软件的功能）

硬件在环是把设备主要的硬件放在仿真环境中，使用真实　HMI、真实控制器　CPU、现场　IO　设备与虚拟机械模型组成虚拟设备模型。

（硬件在环是将现实的硬件设备和虚拟硬件设备仿真模型连接起来，共同组成一个硬件仿真环境，无论是软件也好，硬件也好，＊＊＊终都是仿真实体的模型和机理，就这两件事，看清楚了就不觉得复杂了。）

通过搭建虚拟调试平台，对包含多物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为进行　3D　建模和仿真，使机械、电气和自动化设计能够同时工作，并行协同设计一个项目：西门子触摸屏北京代理商

a）对工业网络　PROFINET　进行＊＊规划、布局、仿真和验证。（网络规划）

b）机械工程师可以根据三维形状和运动学创建数字模型。（实体数字模型，前面的基础知识篇中有这些概念，感兴趣的小伙伴可以去看一下）

c）电气工程师可以选择并定位传感器和驱动器等行为模型。（行为模型仿真，别忘了还有上一篇里面提及的动作控制柜，什么原理呢，所有相关的物理性操作的集成封装到一个控制系统中）

d）自动化编程人员可以设计设备的控制逻辑和　HMI　程序，然后与机械模型、电气模型连接，实现基于事件或命令的控制和运动模型。