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1 概述
SIMIT Simulation Framework，簡稱SIMIT。它是西門子推出的一個仿真平臺，主要有兩個應用方向：虛擬調試和操作員培訓。
在流程行業的虛擬調試方面，SIMIT不僅可以做信號級仿真（即我們平時說的DI、DO、AI、AO），也支持設備級仿真(如:電機、閥門和控制器等)，甚至能夠實現一些簡單的過程級仿真(如：反應釜及一些工藝反應過程等)。如下圖所示：
2 信號級仿真
Couplings是自動化系統與仿真模型之間的接口。SIMIT包含所有必要的Couplings以適應不同的通信仿真和自動化環境的要求。支持與自動化系統實際硬件的通信（硬件在環）和仿真控制器的通信（軟件在環）。SIMIT支持的Couplings如下圖所示。
具體應用中可分為組態PLCSIM仿真、組態Virtual Controller仿真和模擬信號的標準化三類。下面是實現方法的詳細介紹。
2.1 組態PLCSIM仿真
首先是實現SIMIT和PLCSIM仿真軟件的耦合，這部分僅需三步即可實現：
將AS程序中地址相關的符號表導出(按地址排序后，選擇地址相關的符號，執行導出操作。此時僅導出選中部分的符號)。如下圖所示。
2. SIMIT項目中新建Couplings，選擇PLCSIM，然后在SIMIT中打開該Couplings，按照下圖中的步驟導入第一步中導出的符號表。
3. 最后，先運行PLCSIM，然后點擊SIMIT工具欄的運行按鈕開始仿真。仿真結果如下圖所示。
2.2 組態Virtual Controller仿真
與Virtual Controller的耦合只需在新建耦合時，選擇Virtual Controller，然后在彈出對話框中選擇對應的項目及所需的AS站即可。如下圖所示。
啟動Virtual Controller仿真，就可以像使用真實CPU一樣下載硬件組態和程序。仿真界面如下圖所示。
match2.3 模擬信號的標準化
對于模擬量，PCS 7與SIMIT之間通過編程接口實現數據的轉換，即原始值仍以16位（2Byte）讀取或寫入，SIMIT中提供兩種方式將原始值轉換位對應的物理值。
1. 標準控件比例（如下圖所示）
2. Coupling編輯器比例（如下圖所示）
3 設備級的仿真
3.1 設備級的仿真
在實際的工業自動化現場，AS系統負責發送控制信號到設備層級的執行設備(如電機、閥門等)，同時這些執行設備將現場的實際狀態反饋回AS。在SIMIT仿真系統中，使用圖形化的編程方式，將上述設備的仿真模型程序以Component（組件）的形式呈現。在SIMIT Basic Components中涵蓋了用于設備層仿真的大部分Components，如閥門、泵、電機、驅動、Simocode等。參考下圖。
此外如果基本組件無法滿足要求，也支持用戶自定義Component實現定制化的功能，還可以使用CTE進行開發。
下面就以電磁閥為例說明SIMIT中如何手動搭建仿真模型。在SIMIT中可以按照PCS 7項目中的層級結構創建相同層級結構的Chart文件夾。如下圖所示。
在SIMIT對應圖表文件夾下新建Chart。此處以NK111電磁閥為例。在SIMIT Basic Components中拖拽如下組件到圖表：DriveV1（閥門仿真模型）、Connector（全局連接）、Input（輸入信號）、OutPut（輸出信號）、MUL（模擬量乘法）、XOR（異或運算）。然后為輸入和輸出信號分配對應的AS中的I/O符號地址。參考下圖的布局進行各個組件之間的互連。
在該仿真模型中，閥門可以理解為現場設備，所以開命令DO信號給到DriveV1的輸入即Open開命令，DriveV1的輸出即實際位置信號反饋給AS，所以開到位和關到位信號分別連接到DriveV1的100和0的輸出管腳。對于DriveV1的反饋時間是指仿真模型收到命令后多久開或關到位，并不是修改PCS 7 中Valve的監視時間。
完成仿真模型搭建后，下載程序至Virtual Controller或PLCSIM，激活SIMIT和OS，能夠實現整個系統的測試。NK111的仿真過程如下圖所示。
同理，其他設備的仿真也可以參考上述步驟進行模型搭建。
3.2 使用Template和CMT批量導入
實際應用中為了提高模型搭建的效率。SIMIT提供多種批量導入的方式來簡化工作。比如：Table導入、CMT導入、IEA導入以及Automated導入等。如果上述例子中有多個和NK111相同類型的閥門，我們就可以通過批量的方式創建設備。以提高工作效率。
此處為大家介紹如何通過CMT批量導入來創建NK113和NK114的仿真模型。前面已經創建了NK111的仿真模型，NK113與NK114模型結構與之一致，只是所連接的信號或參數不同。因此，我們首先使用NK111仿真模型創建Templates。如下圖所示。
打開所創建的GS_ValveLean的模板，因為Templates中并非實際仿真模型，所以在實際的參數位置需使用占位符+固定書寫格式。這樣在導入XML時，占位符位置會被PCS7 CMT導出的XML信息進行替代。如下圖所示。
接著便可以將PCS 7的當前項目導出成XML。支持完整導出也可以選擇部分導出。如下圖所示。
最后參考下圖，在SIMIT側導入PCS 7項目中導出的XML文件即可批量創建CM示例對應的仿真模型。
SIMIT導入XML后的結果如下圖所示。已經自動生成了NK113和NK114的仿真模型，而且占位符也已經替換為對應CM實例的實際參數。
4 過程級的仿真
對于過程級仿真需要工程師對工業過程有一定的認識。在此基礎上能夠使用數學語言把模型建立出來，并通過SIMIT來創建和仿真該模型，從而與自動化系統形成閉環。
一些簡單的模型可以直接通過預置的組件完成創建和仿真工作，但是過程級的仿真可能會很復雜，預置的組件不一定能完成所有的過程建模和仿真。SIMIT還提供了用于不同行業的擴展庫，如下表所示。
以前面章節的項目為例，此處介紹如何創建該項目物料傳輸模型和原料罐的液位模型。在創建過程級仿真模型之前需要具備如下條件：
必須清楚要模擬過程的物理關系或簡化模型
已在SIMIT中完成設備級仿真的搭建
在該項目中仿真如下過程：
原料罐進料（原料罐液位范圍為：0-500L）
反應釜進料（兩個反應釜的液位均為：0-1000L）
原料罐到兩個反應釜的流量模擬（流量范圍為：0-3L/s）
根據要仿真過程中原料罐到兩個反應斧的流量范圍均為0-3L/s，可以創建如下圖所示的物料傳輸模型：
此處設計原料罐液位低于80L時自動以15L/s的流量補料，當液位高于420L時停止補料（防止只出不進，原料罐match排空后無法仿真液位變化）。結合前面物料傳輸模型換算出的出口流量可以創建原料罐液位控制的模型。如下圖所示。
過程級的仿真在PCS 7項目中的體現如下圖所示，原料罐和反應釜的液位可以根據設備狀態自動調節。
5 總結
借助于SIMIT在信號級、設備級以及工藝級的仿真實現自動化系統虛擬調試，能夠在提高生產效率的同時顯著降低調試的風險；能夠在提高項目靈活性的同時保證很高的安全性。