第8章 虚拟调试协同连接

第一篇NXMCD基础篇第8章虚拟调试协同连接8.1外部信号配置8.2信号映射8.3软件在环虚拟调试8.4硬件在环虚拟调试8.1外部信号配置8.1外部信号配置任务目标掌握外部信号配置的性质和外部信号配置命令的使用。1.外部信号配置的概念

外部信号配置（ExternalSignalConfiguration）能够建立不同的协议类型，以便配置外部信号实现协同仿真。支持的协议类型：MATLAB、OPCDA、OPCUA、PLCSIMAdv、PROFINET、SHM、TCP、UDP、CreateMyVirtualMachine、FMU。本子任务主要讲述OPCUA和PLCSIMAdv两种协议类型的配置方法。(1)OPCUA：OPCUA（UnifiedArchitecture，统一架构）是新一代的OPC协议标准，通过提供一个完整的，安全和可靠的跨平台的架构，以获取实时和历史数据和时间。OPC基金会负责该标准的开发和维护，作为数字孪生（DigitalTwin）的核心部分。(2)PLCSIMAdv：即PLCSIMAdvanced，是西门子推出的高级仿真器，能够实现更多更强的功能，比PLCSIM多了仿真通信的功能，作为虚拟调试中的核心组成部分。打开外部信号配置对话框的方式如下图所示。2.创建外部信号配置8.1外部信号配置3.外部信号配置参数含义序号参数名称含义1服务器信息添加新服务器添加MCD用于访问OPCUA服务器端点的网络地址，可以使用默认端口(opc.tcp://)手动指定新端口和节点名称注意：首次添加服务器或更改证书时，会打开“新建应用程序实例证书”对话框，如下张幻灯片的图所示，参数含义如下张幻灯片的表所示2刷新服务器状态刷新所选OPCUA服务器的状态3打开证书位置浏览并选择安全证书以启用与受密码保护的外部软件的接口4服务器信息表从可用OPCUA服务器和端点的列表中选择OPCUA服务器，该状态列显示连接的用户的授权状态5订阅创建订阅列表创建订阅并将其添加到订阅表中6订阅表控制优先处理哪些时间敏感信号。使用以下内容编辑订阅：名称：编辑名称。间隔时间：设置信号的采样率。要获得支持最快发布间隔，请将其设置为零。寿命数：设置不接收响应的最大允许连续发布周期数。如果超过此数量，则订阅将关闭。必须将此值设置为至少是持续活动数的三倍。持续活动数：设置没有通知要报告给客户端的连续发布周期所需的最小数量。如果满足此数量，则会发送发布请求以通知客户端订阅仍处于活动状态。优先级：设置发送信号的顺序。对于更重要的信号，设置更高的优先级值。7时间设置更新时间指定每次通信传输之间的时间间隔。默认值在更新时间客户默认值中指定。8标记查找在框中键入的文本搜索标记表，可以使用“大小写匹配”和“匹配整词”选项来优化搜索9显示访问类型根据选择的内存访问类型过滤标记表10显示数据类型根据发送的数据类型过滤标记表11全选选择标记表中的所有标记12标记表显示服务器中可用的信号并选择要映射的信号。在以下列中显示标签信息：名称：显示标记的名称，包括标记的路径。数据类型：显示数据类型，例如Bool、Byte、Word、DWord、Dint、Real和LReal。IO类型：将标记标识为输入或输出。13从文件导入OPCUA标记导入.csv文件中定义的标记14将OPCUA标记导出文件将选定的标记导出到.csv文件8.1外部信号配置3.外部信号配置参数含义序号参数名称含义1主题公用名标识证书的名称2组织标识负责证书的组织3组织部门标识负责证书的部门4地点标识证书使用的位置5省/市/自治区标识证书使用的省/市/自治区6国家/地区指定标识证书使用国家/地区的两字母代码，中国的代码为CN7OPCUA信息域名添加新域名：将域名添加到域名表中。默认情况下，添加本地计算机或系统名称。要编辑域名，请双击它并输入新域名。域名表：显示证书允许的域名。8IP地址添加新IP地址：将IP地址添加到IP地址表。IP地址表：显示证书允许的IP地址，默认为127.0.0.1。10证书设置RSA密钥强度选择模数中的位数以设置证书的密钥强度

签名算法为证书选择安全哈希算法（SHA）变体11证书有效期设置服务器证书有效期的持续时间8.1外部信号配置3.外部信号配置参数含义序号参数名称含义1实例添加实例选择PLCSIMAdvV2.0或更新版本的实例2刷新实例状态刷新所选实例的连接状态3删除实例删除选定的实例4实例表显示从PLCSIMAdv管理器检索的所有已注册PLC实例，并选择要使用的实例5实例信息更新选项搜索特定的标记区域：指定要搜索的标记类型。仅HMI可见：是否过滤对HMI可见标记的搜索数据块过滤器：仅从用户定义的数据块中搜索标记。如果未指定，将搜索所有数据块标记。6更新标记更新特定实例并在标记表中显示标记信息7标记对标记进行操作过滤：根据选择的过滤类型，过滤标记表中显示的标记。查找：在框中键入的文本搜索标记表，可以使用“大小写匹配”和“匹配整词”选项来优化搜索。全选：选择标记表中的所有标记。标记表：显示属于在实例表中选择的PLC实例的标记。

将已检查的标记导出至文件：将选定标记导出到.csv文件。

按选定文件中列出的标记名称自动检查标记：将所选标记与所选.csv文件中的标记进行比较。8同步循环列表设置用于将MCD信号与PLCSIMAdv信号同步以及在冻结模式下运行PLCSIMAdv的属性。当PLCSIMAdv在冻结模式下运行时，MCD会比较仿真时间并在一个程序的信号比另一个程序快时延迟任一程序。NoSyn：MCD不与PLCSIMAdv同步，而是为每个MCD模拟步骤交换数据。OB1/PIP1~PIP31/Servo：MCD与选定的循环对象同步并根据StepFacto交换数据。9步进因子指定在刷新信号之间运行的MCD仿真步骤数8.2信号映射8.2信号映射任务目标掌握信号映射的性质和信号映射的使用。1.信号映射的概念

信号映射（SignalMapping）可以映射或取消映射MCD信号与外部信号，能够自由选择要在MCD中控制的信号以及要从外部控制的信号。打开信号映射对话框的方式如下图所示。2.创建信号映射8.2信号映射3.信号映射参数含义序号参数名称含义1外部信号类型类型选择要映射的信号类型2所选类型的实例选择列表根据所选不同的外部信号类型，出现对应的名称和选择列表3设置打开外部信号配置对话框并创建新的配置4信号范围根据所选范围选择信号5查找根据在查找框中键入的文本以及“大小写匹配”和“匹配整词”选项设置，搜索MCD信号或外部信号6MCD信号表显示可用的MCD信号和以下信息：名称：在MCD中创建时指定的信号名称。适配器名称：封装信号的信号适配器的名称。IO类型：输入或输出信号。数据类型：信号的数据类型。映射计数：MCD信号被映射的次数。所有者组件：保存信号配置的MCD组件。7外部信号表显示可用于信号类型的外部信号和以下信息：名称：外部信号配置中指定的信号名称。IO类型：输入或输出信号。数据类型：信号的数据类型。映射计数：外部信号被映射的次数。8映射信号选定的MCD信号映射到选定的外部信号9执行自动映射将具有相同名称的MCD信号和外部信号进行自动映射10映射的信号映射信号表显示MCD信号和外部信号之间建立的连接和以下信息：连接名称：允许设置输入和输出之间的连接名称，重命名连接不会重命名它包含的信号。方向：识别映射信号的输入和输出。所有者组件：显示保存信号配置的MCD组件。消息：查看验证错误消息。11断开断开选定的映射信号连接12检查N->1映射验证是否只有一个信号映射到MCD输入信号8.3软件在环虚拟调试8.3软件在环虚拟调试任务目标掌握软件在环虚拟调试的实现方法。1.软件在环虚拟调试的概念

软件在环虚拟调试（Software-in-the-Loop，SiL）指的是使用MCD软件完成虚拟设备的机械设计及赋予运动属性，虚拟PLC与MCD软件进行通信完成对程序逻辑和设备的调试，SiL集成了机械和自动化的仿真环境。本子任务采用TIAPortal+PLCSIMAdvanced+NXMCD的解决方案实现软件在环虚拟调试，此方案是基于严格的PLCSIMAdvanced的同步总线，为虚拟调试提供稳定的模拟，解决方案示意图如下图所示。案例所使用的软件各版本如下：(1)TIAPortalV15.1。(2)PLCSIMAdvancedV2.0SP1。(3)NX1969。2.实现方法描述8.3软件在环虚拟调试3.实现步骤使用TIAPortal+PLCSIMAdvanced+NXMCD的解决方案实现软件在环虚拟调试，分为三部分，分别是NXMCD配置、PLC组态以及程序编写、PLCSIMAdv信号连接。8.4硬件在环虚拟调试8.4硬件在环虚拟调试任务目标掌握硬件在环虚拟调试的实现方法。1.硬件在环虚拟调试的概念

硬件在环虚拟调试（Hardware-in-the-Loop，HiL）指的是将PLC程序下载到真实的PLC设备中，在MCD软件完成虚拟设备的机械设计及赋予运动属性，真实PLC设备和MCD软件通过共有协议进行通信完成对程序逻辑和设备的调试。本子任务采用S7-1500PLC设备+OPCUA+NXMCD的解决方案实现硬件在环虚拟调试，此方案是通过OPCUA协议作为通信方式，解决方案示意图如下图所示。案例所使用的软硬件各版