随着工业互联网和云计算等新一代信息技术的发展,基于物联网和虚拟仿真技术的“数字孪生”（Digital Twin）成为了制造业的新趋势。虚拟调试技术是“数字孪生”理念在工业场景中的重要实现,可以在设备开发的全流程中,基于虚拟模型对机械设计方案和控制程序进行调试和优化。目前,现有的虚拟调试方案大多和Windows系统深度绑定,并且对调试过程中数据传输的高确定性无法提供保障。针对这些问题,本文基于Unity和OPC UA规范设计并实现了虚拟调试系统,并使用时间敏感网络对调试过程中数据传输的确定性进行了改善。本文主要研究了以下几个方面:（1）针对虚拟调试系统与不同协议PLC控制器的通信问题,本文设计并实现了基于OPC UA的数据传输网关系统,采用模块化的设计方法将系统划分为底层数据交互模块、OPC UA标准模块和配置界面模块。在底层数据交互模块中对数据驱动进行了开发,解决了系统与控制器之间的数据交互问题;在OPC UA标准模块中对OPC UA服务器进行了开发,解决了不同控制器数据向虚拟环境的统一传输问题;最后,使用Web技术开发了配置界面模块,实现了对数据传输网关系统的便捷配置。（2）针对虚拟调试系统中数据传输的确定性无法得到保证的问题,本文对确定性通信技术进行了研究,提出了一种将时间敏感网络与虚拟调试系统融合的方法,并搭建了点对点的时间敏感网络实验平台,使用Linux结合以太网控制器实现了时间同步、时间感知整形器、时间感知队列和门控机制的功能。通过将时间敏感网络与OPC UA C/S架构结合的方式,实现了虚拟调试系统中数据的确定性传输。（3）为了对虚拟调试系统的功能进行验证,搭建了某自动化设备机械手模块的物理模型,并在Unity中建立了该模块的数字模型。使用虚拟调试系统以硬件在环的方式,对机械手模块的控制程序进行调试,验证了系统的核心功能。同时,对虚拟调试系统中的数据传输性能进行了测试和对比分析,验证了时间敏感网络对数据传输实时性的提升和确定性的保证。