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机电一体化系统是一个将机械、电气和控制软件等多个学科技术融合在一起的综合性系统，它的虚拟仿真设计是一个复杂的过程，传统的串行式、单领域、分散建模的设计技术与仿真方法无法实现多学科的协同设计，造成项目研究的周期过长，已很难满足机电学科综合性的要求，寻找新型的虚拟仿真技术实现机电领域的协同发展十分必要。 本课题的研究以高校建设先进自动化生产线实验室为背景展开工作，并且以我校工业信息化实验室的“模块化生产系统(MPS,Modular Production training System)”作为平台，建立机电实验系统的虚拟仿真运动模型，可以为解决实验室建设中遇到的资金、设备有限的问题提供帮助。本文主要工作内容和成果如下。 （1）机电一体化的国内外发展状况介绍，阐述虚拟仿真技术应用于机电一体化系统的现状，并对虚拟仿真的支撑技术群组进行了概括与总结。 （2）虚拟仿真技术的理论研究。对本课题的技术研究环境——机电概念设计器（MCD,Mechatronics Concept Designer）的特点进行阐述与分析，总结出论文工作开展流程。研究MCD中基于物理引擎场的仿真技术，在理论上指明应用MCD进行课题研究的优越性。同时，研究OPC通信技术标准，了解OPC协助数据传输过程，证明MCD与外部环境的连接的可能性，为实现虚拟调试打下理论基础。 （3）实验系统物理模型的搭建。首先对MPS系统的结构进行全面研究，对各个工作单元的功能做出分析，完成在NX当中的几何模型建立。利用MCD的知识库设计MPS系统的机械属性、功能需求以及机械行为的虚拟定义，实现了MPS系统的概念仿真，满足了系统的基本虚拟运动条件。 （4）实验系统虚拟模型电气属性与仿真操作的设计。重点研究如何为模型赋予位置控制、速度控制、传感器等电气功能属性。在平台特有的功能当中建立仿真序列，通过修改仿真序列的参数实现对虚拟运动的控制。采用虚拟系统当中一个电机驱动的例子，通过MATLAB求出控制系统的性能指标，并对数据结果进行分析，验证虚拟系统与实际相比同样具备稳定性与准确性。 （5）仿真调试方案提出与验证。在MCD系统中，为模型添加信号适配器，建立起与外部通信的共享信号，其后将仿真操作生成XML文件，同时在STEP7当中进行组态，将XML作为Graph源文件进行编译，并将程序下载至PLC，通过设置PG/PC的接口以及OPC服务器连接，最终完成数据转换过程，实现机电系统的虚拟运动在PLCSIM的监控与调试，达到多学科的应用与融合效果。