Software -ul de simulare se bazează pe procesul de simulare a unui fenomen real folosind un set de formule matematice. Este, în esență, un program care permite utilizatorului să observe o operație prin simulare fără a efectua efectiv operația. Este utilizat pe scară largă pentru proiectarea echipamentelor în așa fel încât produsul final să fie cât mai aproape de caracteristicile de proiectare fără modificări tehnologice costisitoare. Software-ul de simulare este adesea folosit în jocuri, dar are și aplicații industriale importante. În cazurile în care utilizarea greșită a utilajelor este costisitoare, cum ar fi în cazul aeronavelor , al centralelor nucleare sau al fabricilor chimice , un panou de control simulat real este conectat la o simulare a răspunsului fizic în timp real , oferind o experiență de învățare valoroasă într-un mediu sigur. mediu inconjurator.
Programele de calculator moderne pot simula comportamentul sistemelor de putere , condițiile meteorologice , circuitele electronice , reacțiile chimice , mecatronica [1] , pompele de căldură , sistemele de control prin feedback , reacțiile nucleare și chiar procesele biologice complexe . În teorie, orice fenomen care poate fi redus la date și ecuații matematice poate fi simulat pe un computer. Modelarea poate fi dificilă deoarece majoritatea fenomenelor naturale sunt supuse unui număr aproape infinit de influențe. O modalitate de a dezvolta modele de utilitate este identificarea celor mai importanți factori care influențează atingerea obiectivelor modelării. Pe lângă simularea proceselor , simularea este folosită și pentru a testa noi teorii. După ce a creat o teorie a relațiilor de cauză și efect , teoreticianul poate codifica aceste relații sub forma unui program de calculator . Dacă programul se comportă la fel ca procesul real, există șanse mari ca relația propusă să fie corectă.
Principalele pachete de simulare se împart în două categorii: simulare cu evenimente discrete și simulare continuă. Simularea evenimentelor discrete este utilizată pentru a simula evenimente statistice, cum ar fi clienții băncii care ajung la o coadă. Prin corelarea corectă a probabilităților de sosire cu comportamentul observat, modelul poate determina numărul optim de cozi pentru a menține timpul de așteptare la coadă la un anumit nivel. Simulatoarele continue sunt utilizate pentru a simula o gamă largă de fenomene fizice, cum ar fi traiectorii balistice , respirația umană, răspunsul motorului electric , transmisia de date RF , generarea de energie a turbinei cu abur , etc. Simularea este utilizată în proiectarea inițială a sistemului pentru a optimiza selecția componentelor și controlerului și în sisteme de proiectare bazate pe model pentru a genera cod de control încorporat. Lucrările de simulare continuă în timp real sunt folosite pentru a instrui operatorii și pentru a configura un controler offline.
Există patru abordări principale de modelare bine-cunoscute: metoda de planificare a evenimentelor, scanarea activității, interacțiunea procesului și abordarea în trei faze, pentru comparație, pot fi remarcate următoarele:
Metoda de programare a evenimentelor este mai simplă și are doar două faze, ceea ce permite programului să ruleze mai rapid, deoarece nu există o scanare condiționată a evenimentelor. Abordarea de scanare a activității este, de asemenea, mai simplă decât metoda în trei faze, deoarece nu are calendar și acceptă modelarea parcimonioasă. Cu toate acestea, această abordare este mult mai lentă decât abordarea în trei faze, deoarece tratează toate activitățile ca fiind condiționate. Abordarea în trei faze este de a scana programul pentru activități conexe și apoi de a căuta orice activități condiționate care îl încetinesc. De fapt, trifazat este utilizat în sisteme distribuite, sisteme de operare , baze de date [2] .
Software-ul de simulare a circuitelor electronice utilizează modele matematice pentru a reproduce comportamentul unui dispozitiv sau circuit electronic real. Este, în esență, un program de calculator care transformă un computer într-un laborator de electronică complet funcțional. Simulatoarele electronice integrează un editor de schemă , un simulator SPICE și forme de undă pe ecran. Simulând comportamentul unui circuit înainte de a-l construi efectiv, îmbunătățește foarte mult eficiența și oferă o perspectivă asupra comportamentului și stabilității proiectelor de circuite electronice. Majoritatea simulatoarelor folosesc motorul SPICE, care simulează circuite analogice , digitale și mixte A/D cu putere și precizie excepționale. Ele conțin, de obicei, biblioteci extinse de modele și dispozitive. Deși aceste simulatoare au de obicei capabilități de export PCB , ele nu sunt esențiale pentru proiectarea și testarea circuitelor, care este principala aplicație a simulării circuitelor electronice.
Există atât simulatoare de circuite electronice strict analogice , cât și simulatoare în mod mixt care includ atât capabilități de simulare digitală analogică, cât și bazată pe evenimente [3] . Toate analizele de semnal mixt se pot face cu un singur circuit integrat. Toate modelele digitale din simulatoarele în mod mixt oferă specificații precise ale timpului de propagare și întârzierilor de creștere/cădere.
Algoritmul bazat pe evenimente furnizat de simulatoarele în mod mixt este generic și acceptă tipuri de date non-numerice . De exemplu, elementele pot folosi valori reale sau întregi pentru a imita funcțiile unui procesor de semnal digital sau filtre de date selective . Deoarece algoritmul comandat de evenimente este mai rapid decât soluția standard de matrice SPICE , timpul de simulare pentru modelele de circuite comandate de evenimente este redus semnificativ în comparație cu modelele analogice [4] .
Modelarea mixtă se realizează la trei niveluri:
Reprezentările precise sunt utilizate în principal în analiza integrității semnalului și a problemelor de integritate a liniei de transmisie , unde este necesar un control atent al caracteristicilor I/O ale circuitului integrat. Primele două metode de simulare folosesc SPICE pentru a rezolva probleme, în timp ce a treia metodă, primitivele digitale, utilizează capabilități de mod mixt. Fiecare dintre aceste metode are propriile sale avantaje și scop. De fapt, multe modele (în special cele care utilizează tehnologia A/D ) necesită o combinație a tuturor celor trei abordări.
Pentru a înțelege corect funcționarea unui controler logic programabil (PLC) , trebuie să petreceți timp considerabil programând , testând și depanând programele PLC. Sistemele PLC sunt în mod inerent costisitoare, în special timpul de oprire. De asemenea, dacă PLC-ul este programat incorect, poate duce la pierderea performanței și la condiții periculoase. Software-ul de simulare PLC este un instrument valoros în înțelegerea și învățarea despre PLC -uri [5] . Simularea PLC oferă utilizatorilor posibilitatea de a scrie, edita și depana programe scrise folosind formatul de etichetă , care este o tehnică de programare PLC puternică, dar și mai complexă. Simularea PLC integrează programe logice ladder bazate pe etichete cu animație interactivă 3D pentru a îmbunătăți experiența de învățare a utilizatorului [6] .