王俊杰，戴春祥，秦荣康，熊雪平

（1.上海大学，上海 201803；2.上海大学延长校区，上海 200072；3.西门子工业软件上海有限公司，上海 200042）

0 引言

机电一体化由多学科交叉组成，而概念设计表现为由简单到精细的过程，在机电一体化中融入概念设计可使设计更灵活[1,2]。西门子MCD是一种前沿的机电一体化概念设计系统，支持机械、电气和自动化多学科联合设计与仿真，是“工业4.0”背景下的新兴产品。

UG作为高端三维设计软件，具有CAD/CAM/CAE等多种模块。MCD作为其中机电一体化概念设计模块，集成了运动仿真和力学分析的功能。MCD通过可控的运动副约束设计好的模型，使执行机构按照既定计划运动。OPC是用于过程控制的工业标准，其包括一整套接口、属性和方法的标准集，能用于过程控制和制造业自动化系统，允许基于Windows的应用程序和现场过程控制应用相互交换数据。本文提出一种基于MCD系统的设计理论，有效结合了虚拟调试与概念设计，同时分析如何使用OPC技术，实现外部虚拟PLC信号对MCD系统内部的概念模型进行驱动，实现该设计理论，并用某数控机床的概念模型作为实例进行验证说明。

1 原理与方法

1.1 V型模型设计方法

在机电产品设计中，过程模型是很有效率且结构良好的设计模型。V型模型[3]是一种十分重要的过程设计模型，是系统工程的精髓。基本过程是先提出机电产品开发的需求，后进入设计工程部分时进行分解。分别在机械设计、软件和电气设计模块中进行建模与分析，然后系统整合。……