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 對設備的虛擬調試，需要以下幾個主要步驟：

1.建立虛擬設備模型

首先要了解設備的真實控制機理，分析每個運動的真實物理場景中

所對應的控制信號，在 NX MCD 建立虛擬設備模型，創建及匹配相應的信號，并使用信號來控制運動模型的動作，仿真實際機械部件的運動情況，

為后續使用 PLC 的虛擬調試做基礎。

2.建立虛擬控制系統

在 TIA Portal 中編寫 PLC 控制程序和 HMI 畫面，編程和 HMI 工作完成后，啟動 PLCSIM Advanced 建立虛擬 PLC，與真實 PLC 具有相同的功能，將 PLC 控制程序下載到虛擬 PLC 中；并啟動 HMI 人機界面仿真器建立虛擬 HMI 人機界面。

3.建立虛擬模型與虛擬控制系統的映射關系

將 PLC 中的輸入、輸出變量與 NX MCD 中輸入、輸出信號建立聯系，從而達到 PLC 中的輸出信號作為 NX MCD 的輸入信號，反之 PLC 中輸入信號作為 NX MCD 的輸出信號。

4.通過虛擬調試試驗驗證設計的可用性

啟動虛擬 PLC，在線監控 PLC 控制程序的運行情況；在 NX MCD 中運行虛擬設備模型，查看程序控制的運動情況。通過虛擬設備模型的運動和控制邏輯仿真，優化改進自動化模型、電氣和行為模型，以及物料和運動模型，而不會造成硬件資源的浪費。

這個流程說明我們昨天扯的還是比較正確的，數字孿生怎么實現：先用傳統的方式把流程走出來，然后用數字孿生的技術進行賦能。這也是個人比較建議的一種方式。MES的系統怎么實現，先用數據采集去完成數據完整性效驗，在此基礎上對著需求和MES的框架或核心功能去構建。說白了，就是在數據的基礎上用MES的理論和框架進行賦能。ERP也是一樣的道理。什么意思呢？先用傳統的方式把整個業務流程理清楚了，把數據準備好了，Zui后再此基礎上用數字化進行賦能。什么是系統：主體就是數據和業務流程，其他都是服務。這20%搞定了也就平衡了80%的系統需求。為什么要搞用戶化和通用化，就是這個原因。

PART5  核心技術

軟件在環仿真技術

軟件在環（SiL: Software in Loop）仿真是采用虛擬控制器模型和虛擬對象模型連接起形成閉環，以運行仿真對象來模擬其運行行為和狀態，可以完成一些實際中難于實現的場景測試。

（因為軟件本身就是半虛擬的，其實說白了就是在數字孿生的場景中把軟件的功能集成進來，就這么個事情。比如網絡監測軟件，是檢測網絡通信本身的狀態，或者網絡電纜的檢測軟件-探傷功能，這些都可以集成進來）

硬件在環 (HiL: Hardware in Loop) 仿真是將實時處理器和虛擬對象結合起來運行仿真模型來模擬仿真對象的運行行為和狀態，通過 I/O、OPCUA 及網絡等接口與被測對象相連接。也稱為半實物仿真，是將需要仿真的部分系統硬件直接放到仿真回路中的仿真系統，仿真時，實際系統的一部分設備與計算機通過各種信息通道相連，計算機和實際硬件共同完成仿真工作，并將仿真結果在電腦中進行分析，從而判斷硬件的運行情況。

（硬件的仿真就是虛實結合，實現實際設備和虛擬模型的斂收速率同步，其實就是狀態和運行機理同步。數字孿生搞什么？模型狀態和運行機理啊。）

硬件在環仿真不僅彌補了純數字仿真中的許多缺陷，提高了整個模型的置信度，而且可以大大減輕編程的工作量。這種仿真的另一個優勢在于它實現了仿真模型和實際系統間的實時數據交互，使仿真結果的驗證過程非常直觀，大大縮短了產品開發周期。

PART6  案例成效和意義

工業網絡和設備的設計過程很難預測到生產和使用過程會不會出現問題，而虛擬調試帶來許多好處之一就是驗證工業網絡和設備設計的可行性。

虛擬調試允許設計者在物理設備生產之前進行任何修改和優化，因為用戶在測試過程中可以修復錯誤，及時對自動化系統或機械設計進行改進優化，可以節省時間。虛擬調試將每個設計細節都驗證好之后，就可以把這臺設備做出來，然后只要在物理設備上再做 15％或者 20％這樣少量的軟件優化，設備就可以正常運行。

通過數字孿生技術的應用，幫助企業在實際投入物理對象（如設備、生產線）之前即能在虛擬環境中進行設計、規劃、優化、仿真、測試、維護與預測等，在實際的生產運營過程中同步優化整個生產流程，以明珞裝備為例，通過虛擬調試系統在規劃、設計和調試階段與客戶交換數據和協調，將項目周期縮短了 20%-30%，減少 50% 以上的工程現場調試時間，Zui終實現高效的柔性生產，提高企業核心競爭力。通過對 PROFINET 的規劃與仿真，實現調試前的透明化，節約成本，變被動為主動。