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Siemens PLM Software旗下的二三维一体化设计仿真软件Solid Edge最新版本ST10融合了三大建模核心：顺序建模、同步建模、收敛建模，具有正向设计和逆向设计能力，覆盖了当今产品设计的所有方面。

那么，什么是顺序建模，什么是同步建模，什么是收敛建模，他们各自应用的场景是什么，想必大家不一定非常清楚。所以本篇文章，将为你详细阐述三大建模技术的优势和差异点。

讲到建模技术，那就离不开CAD的发展历史。下面这张图，非常形象地说明了这个进展。

三维CAD，经历将近半个世纪的发展，从线框建模、实体建模，到现在的特征建模（也就是Solid Edge所提到的顺序建模）、同步建模、收敛建模，每个建模技术，都与当时的时代条件相匹配。

由于时间久远，我们就不去关注线框建模和实体建模，而把注意力集中于特征建模（Solid Edge所对应的顺序建模）。

80年代末期，以基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改的参数化实体建模方法的出现，大大提振了整个CAD的发展，代表软件就是PTC公司的Pro Engineering。虽然后续的参数化设计、欠尺寸约束，Windows平台等等，但都是这种技术的延伸和发展。历时三十余年的发展，至今仍然在发挥作用。

基于历史特征的顺序建模的特点是：

智能草图：草图需要*约束（到后续Windows平台上，草图则可以欠约束），并且通过草图驱动三维模型。

历史树特征：严格基于操作历史的前后顺序过程，特征之间存在父子关系。前端特征做了修改，后续特征必须重新计算、生成。

特征关联：以草图为载体，特征和尺寸，可以做到多重链接，以保证设计理念的贯彻。

基于单个零件的设计修改：特征的修改必须基于草图，因此设计修改必须通过激活零件，在零件环境下完成参数修改。然后通过隐性的特征链接传递到相关零件。整个装配的变化有点类似黑箱操作。

FC块讲解
首先，我们从两者的名字就可以进行区分，可以用一个公式即FB=FC+DB来表示，FB是具有DB背景块的特殊FC，也就是说FB具有FC的功能，同时拥有一个DB块。FC全称是Function函数。
注：DB块 全称DataBlock 数据存储区域，类似数据库中关系表结构。
那首先什么函数呢？

以模块MC55为例，MC55是SIEMENS(西门子)公司推出的GSM/GPRS三频模块，主要为语音传输、短消息和GPRS数据业务提供无线接口。MC55集成了完整的RF射频电路和GSM的基带处理器，十分适合开发一些基于GSM/GPRS的无线应用产品，如监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位和导航等领域的系统和产品，应用范围十分广泛。用户只需投入少量的研发费用，就可以在较短的研发周期内集成自己的应用系统。

常用的AT命令如下表所示：

接着是与GPRS有关的AT指令详解

• （1）AT^SICS(Internet Connection Setup Profile)

命令格式：AT^SICS: , ,

conProfileId指连接平台，可以建立0-5共6个不同的连接。conParmTag指连接参数，包括user、passwd、apn等，conParmValue指提供的连接类型，包括GPRS0、CSD（电路交换数据业务）、none（清空）三种方式。

举例说明如下：

AT^SICS: 0,"conType","GPRS0" //连接平台0，连接方式是GPRS

AT^SICS: 0,"user","nd" //连接平台0，设置用户名

AT^SICS: 0,"passwd","nd" //连接平台0，设置密码

AT^SICS: 0,"apn","cmnet" //连接平台0，设置APN

AT^SICS: 1,"conType","" //连接平台1，空

AT^SICS: 2,"conType","" //连接平台2，空

AT^SICS: 3,"conType","" //连接平台3，空

AT^SICS: 4,"conType","" //连接平台4，空

AT^SICS: 5,"conType","" //平连接台5，空

• （2）AT^SISS(Internet Service Setup Profile)

命令格式：AT^SISS=, ,

Srvprofield是服务配置ID，可以建立0-9共10个配置ID，如说可以用AT^SISS将配置0作socket,配置1作HTTP,配置2作FTP等,然后要启用哪个服务,就用AT^SISO=0或1或2打开哪个服务,要关掉哪个服务就用AT^SISC=0或1或2关闭哪个服务。一般的数据传输用的都是socket服务, SISS指令里的ConID是指当前服务调用哪个连接配置ID,连接配置ID可以设定6个,可以用AT^SICS=0,apn,cmnet或者AT^SICS=1,apn,cmwap设定不同的APN,根据不同的应用,调用不同的连接配置。

举例说明如下：

AT^SISS: 0,"srvType","Socket" //第0个服务平台，服务类型为socket

AT^SISS: 0,"conId","0" //第0个服务平台，使用的连接平台为0

AT^SISS: 0,"address","" //第0个服务平台，目前设备的地址为空

AT^SISS: 1,"srvType","" //第1个服务平台

AT^SISS: 2,"srvType","" //第2个服务平台

AT^SISS: 3,"srvType","" //第3个服务平台

AT^SISS: 4,"srvType","" //第4个服务平台

AT^SISS: 5,"srvType","" //第5个服务平台

AT^SISS: 6,"srvType","" //第6个服务平台

AT^SISS: 7,"srvType","" //第7个服务平台

AT^SISS: 8,"srvType","" //第8个服务平台

AT^SISS: 9,"srvType","" //第9个服务平台

GPRS通讯模块MC55在使用时，需要进行通讯模块的初始化设置，校验用户名和密码，设置TCP/IP的地址与端口等。初始化时，需要MCU通过串行口按顺序给模块发送以下AT指令，设置模块及网络工作参数。

at^sics=0,conType,GPRS0 //设置GPRS工作模式

at^sics=0,user,cm //用户名称

at^sics=0,passwd,gprs //密码

at^sics=0,apn,cmnet //网络接入点名称

at^siss=1,srvType,socket // 设置服务类型为socket

at^siss=1,conId,0 //I.D.

at^siss=1,address,"socktcp://219.238.229.74:3000" //设置服务器地址及端口

at^siso=1 //打开端口，开始工作

• （3）AT^SISO(Interner Service Open)

命令格式：AT^SISO=

启动GPRS连接。

• （4）AT^SISC(Internet Service Close)

命令格式：AT^SISC=

关闭GPRS连接。

• （5）AT^SISR(Internet Service Read Data)

命令格式：AT^SISR=,

通过GPRS发送数据，实际上是通过串行口把数据写入到GPRS通讯模块，然后由GPRS模块发送到的IP端口。发送时需要按照以下顺序进行操作。

写串口：at^sisw=0,10 // 使用通道0, 发送10字节的数字

读串口：^SISW: 0, 10 // 网络响应

写串口：12312312342342342345 // 发送数据

读串口：OK // 接收响应 OK

读串口：^SISW: 0, 1 //接收网络响应，收到则已经发送成功

• （6）AT^SISW(Internet Service Write Data)

命令格式：AT^SISW=,

接收GPRS的数据，即接收已经连接上的服务器发来的数据，可以通过串行口从GPRS模块中读取，按以下顺序进行操作：

读串口：^SISR: 0, 1 //接收到该信息则准备接收数据

写串口：at^sisr=0,20 //发送需要接收的数据长度

读串口：^SISR: 0, 20 //返回实际的数据长度

读串口：12312312342342342345 //所接收的数据

读串口：OK　　　　 //接收成功

最后是案例分析

进行GPRS通信首先需要与服务器建立GPRS连接，即实现GPRS登陆。在登陆前需要使用AT指令对无线通信模块MC55进行初始化设置，设置内容包括连接方式、服务类型、接入点名称、服务器地址及端口。初始化完成后即可开启网络服务，模块会自动登录到服务器的相应端口上，登陆完成后就可以进行数据通信了。

具体实现程序如下所示：

（1）OutPut("at^sics=1,contype,gprs0/r/0"); //连接平台1,设置网络连接类型为gprs方式

// void OutPut(char *strings)函数的功能是通过串口向MC55输出数据

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（2）OutPut("at^sics=1,apn,cmnet"); //设置apn为cmnet

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（3）OutPut("at^siss=2,srvtype,socket/r/0"); //第2个服务平台,设置服务类型为socket

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（4）OutPut("at^siss=2,conid,1/r/0"); //第2个服务平台，使用的连接平台为1

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（5）OutPut("at^siss=2,address,socktcp://219.238.229.74:1200");//设置服务器地址及端口

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（6）OutPut("at^siso=2/r/0"); //打开网络服务,MC55登陆到服务器相应的端口上

检测到通信模块返回“OK"则设置成功。

（7）OutPut("at^sisw=2,10/r/0"); //使用平台2向服务器发送10字节的数据包

if(strstr(buffer,"^SISW:")!=0) //检测到模块返回数据“^SISW:"后通过模块将需要发送的数据发送到服务器相应端口上

OutPut("1234567890/r/0"); //发送数据包

通过GPRS发送数据，实际上是通过串行口把数据写入到GPRS通讯模块，然后由GPRS模块发送到的IP端口。

（8）写串口：at^sisr=0,20 //发送需要接收的数据长度
读串口：^SISR: 0, 20 //返回实际的数据长度
读串口：12312312342342342345 //接收的数据

接收GPRS的数据，即接收已经连接上的服务器发来的数据，可以通过串行口从GPRS模块中读取。

函数
函数 f(x)就像机器或黑箱，给予输入值x便产生输出值f (x)。x是自变量，f(x)是因变量。举一个我们常见的公式，求圆的面积，s=π*r*r。输入r值，便得到圆的面积s，这就是的函数，r是自变量，s是因变量。

图一 变量声明

图2 FC函数内容
Input:输入型参数，提供外部输入接口。类似于函数f(x)中的x，是一个自变量。Input类型参数，是外部变量的拷贝副本，修改其值，外部变量无变化。假设在程序中修改R的值，从图2编译信息发现，传递的并不是实际参数，所以修改外部接口变量无变化。
Output:输出型参数，提供外部输出接口。该类型参数由于直接引用外部变量地址，可以修改其值。
InOut:输入输出型参数，既做输入又做输出。同Output类型一样，可以修改外部接口变量的值。在适当地方，使用InOut类型变量，可以减少占用plc的变量声明空间。
Temp:局部变量，在函数内部使用，不提供外部的接口。我们常常把temp变量用于数据转换的中间值，或者用于循环变量，比如用于For 或者While循环。由于Temp是局部变量，它的值是随机，使用必须初始化，对其赋值。 Constant:常量，在函数内部使用，意思是恒定不变的变量，只能在声明处修改。比如我们这里的π圆周率是固定不变的，可能调用的地方有几十处，若程序中直接引用3.1415，后期修改，需要把每个地方都修改过去，很麻烦。在声明处修改π值，所有函数中的π变量都会修改。假设我们在程序中修改π常量，从图2中编译信息可以发现，常量不能在程序中修改。
Return:函数返回值，存储计算结果。默认为无返回值，所以声明为void。在我们的数学知识里面函数应该是要有返回值的，但是在TIA PORTAL可以没有返回值，我们把这种无返回类型的函数，称为procedure(过程)。我们这里设置为Real类型，返回圆的面积。有读者可能有疑问，return变量和Output类型都可以用来存储计算结果，两者的区别是什么呢?其中有一个显著的区别是Output类型输出参数可以声明若干个，但是return类型的返回变量，只能声明一个，且变量名字无法修改。其他区别，等讲解SCL的时候，再做解答。
在main[OB1]程序块里面拖动FC1函数，得到如下运行结果:

图3 程序运行结果

图4 DB块值监控
程序解读：
由于PLC程序是从左到右执行，所以'Func'函数块的左侧是输入接口，右侧是输出接口。观察函数块的内部变量名字，发现和函数中的声明一一对应，除了 变量。Ret_Val是Return接口 变量的别名，由于每个函数的名字都不一样，所以统一用 作为函数返回值变量的名称。
程序一是对模拟量值进行转换，采样的分辨率下限是0，上限为27648，采样的数字量值15000，通过调用函数把转换出来的值放在变量<'data'.电压值>,得到转换值为0.5425347.
把变量<'data'.电压值>放在FC函数的Inout接口中，利用PLC的扫描周期，通过 DB块可以看到最终值5.425347。若不放在Inout，把其放在Input接口，我们必须在OutPut接口再声明一个变量，用于存储最终的转换值。这样声明就可以节省PLC的内存空间了，同样使程序看起来更简洁。
FC函数块的代码内容比较简单，请自行阅读理解，若有问题，可以留言。
FB块讲解
要了解FB和FC的区别，让我们剖析一下这两个模块的变量声明结构:

图5 FB块变量声明

图6 FB占用DB背景块内部变量
通过FB和FC的变量声明，我们可以看到三个明显的区别：
1、FB块增加了Static静态区声明
2、FB增加了保持性和可访问性选择
上述两个区别正好说明了FB=FC+DB公式的成立，因为这两个特性是DB块才有的特性哦。我们在普通DB块里面声明的变量都在Static区声明，不信的话，你可以打开来看看。我们可以通过访问FB拥有的背景块来访问FB中变量的值。
当FC调用结束后，各种接口中声明的变量值无法保存，FB调用结束后，仍然可以保留变量的值，你可以通过FB的背景DB块进行访问。FB的每次调用都会自动生成一个DB块，想想我们编程当中，进行哪类操作也会有类似行为？其实就是我们用的非常频繁的定时器操作，每一次拖动 定时器都会自动建立一个DB块。通过<系统资源>查看定时器拥有的DB块，看看和图6是否类似。

图7 定时器DB背景块结构
由于定时器拥有背景块，当我们停止计时后，PLC无论经过多少个扫描周期，还是可以读取停止计时时刻的值，这就是拥有DB背景块的好处，FB块与此类似。
3、FB块没有Return接口
由于可以通过Output接口存储返回值，所以没有Return接口影响不大。

图8 FB程序增加部分
由于程序类似，FB程序只列出增加部分。我们可以看到该程序，每次调用都会把最大电压值放在 变量中，同时添加 变量，用于记录改变电压的时间。在hmi程序上面，我们可以很方便读取这两个变量，来实时获取当前的最大电压值和修改时间，是不是很方便？
读者可能会有疑问，如果我自己写一个FC函数，然后外部添加一个DB块，不是一样可以实现此功能吗？看上去好像讲的很有道理呀，不过这个想法是错误的。
如果你在PLC程序中只调用FB块一次，那么可以采用此方法。如果你在PLC程序里面，既要比较电压，还要比较如电流、温度和湿度等，如果用同一个FC怎么实现呢？用FB可以很好的解决此问题，不明白的，可要仔细想想！

基于历史特征的顺序建模存在的问题在于：

1. 由于特征都有父子关系，因此当前的设计方法都要求预先规划设计工作。先做什么，后做什么，必须预先规划好。

2. 由于特征需要重新生成，因此只要草图发生了修改，那么所有的特征都必须重新生成一遍。如果零件复杂，特征比较多的情况下，那么生成时间就会比较长，不能快速反应设计变更。

3. 异种CAD数据读入以后，所有的特征参数都丢失了，因此只能是死疙瘩一块，导致不能编辑修改异种CAD数据，造成信息孤岛，阻碍了模型信息的传递。

4. 无法重用异种CAD数据和经验。由于异种CAD数据没有任何参数和特征，因此无法使用参数驱动、特征拷贝的方式来重用已有经验数据。

5. 特征之间的链接关系是隐性的，导致设计变更也是隐性完成。如果预先不知道他们之间的链接关系，那么有时候会产生意想不到的灾难。因此也导致工程师宁可重新建模，也不敢修改别人的设计数据。

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正式因为存在以上顺序建模无法克服的问题，西门子公司经过多年研发，于2008年正式推出同步建模技术，它一举突破了顺序建模的设计瓶颈，大幅提高设计效率，给三维CAD注入新的活力。

同步建模技术同时加入到西门子旗下的两款产品：Solid Edge和NX。但由于两款产品的使用方法和场景不一样，同步建模的应有也有所差异。NX仅用于无参模型的修改方面，而Solid Edge则作为一个新的建模方法，用于新模型的创建、异种CAD数据的修改、数据重用等各个设计领域。而且只要学会操控下图的方向盘，就能直观地进行所见即所得地创建三维模型。

同步建模，顾名思义，就是在进行三维建模，拖动几何体的时候，同步解算三维驱动尺寸、三维几何约束、三维几何关系，并赋予参数特征，实现直观式的所见即所得三维设计模式。

同步建模自2008年诞生以来，Solid Edge将产品编号从V系列，变更到ST系列（Synchronous Technology），到2017年，Solid Edge的最新版本ST10。

那么，同步建模的特点：

1. 融合了二、三维的操作环境。无需刻意去创建草图，系统会自动捕捉草图平面，实现从2D到3D的自然过渡。整个操作过程，可以在全三维环境下完成，也可以切换到二维平面视图，自然方便。

2. 图形化的操作手柄方向盘，实时操控整个三维建模过程。它融合拉伸、旋转、平移、对齐等众多可视化操作过程。换句话说，只要学会了控制方向盘，就能得心应手地用同步建模创建三维模型。

3. 将二维草图的尺寸和几何约束上升到三维空间，实现三维可驱动尺寸、三维几何约束的建模体系。三维可驱动尺寸即为PMI，可以实现从CAD到CAM的完整尺寸链的传递。修改三维尺寸的同时，自动实时捕获几何约束关系，实时规则自动赋予，以保证所有的设计修改在可控的范围内完成。而且由于都是实时操作，无需等待，即可完成设计修改。