随着工业4.0的高速发展与虚拟调试技术在工业生产中的广泛应用,对物流生产线工作人员的操作能力和培训方法提出了更高的专业要求。传统的生产线培训主要采用理论学习、现场操作等周期长、风险大的方式,同时虚拟调试技术在生产线培训系统的应用较少且功能单调,难以达到预期的技能培训效果。针对目前传统培训中存在的弊端与生产线培训系统交互性较差等问题,本文以某卷烟厂的物流生产线实训装置为基础平台,基于Unity3D仿真技术与生产线运行机理,设计并实现了一种基于虚拟调试的物流生产线培训系统,该系统通过PLC编程、生产线运行演示和生产线故障调试等模块对仿真平台中模拟的物流生产线进行虚拟调试,并反馈虚拟培训的操作评价。本文主要工作内容如下:（1）基于Maya建模软件对物流生产线装置进行建模,搭建生产线虚拟仿真模型。基于Unity3D引擎作为生产线虚拟实现的开发平台,设置虚拟设备的PLC输入输出端口和C#行为脚本文件,通过Socket通信协议提高了虚拟PLC和生产线仿真平台的数据交互的稳定性。（2）对虚拟PLC的功能进行分析,采用Winform框架开发虚拟PLC控制系统。基于IEC61131-3规范研究了梯形图编辑模块的功能,建立梯形图语法规则,实现梯形图语法逻辑检查功能。梯形图信息采用邻接矩阵进行存储,满足了梯形图动态编程要求。研究了梯形图串并联逻辑算法,将矩阵信息映射为有向图并获取梯形图各控件的前驱后继关系,再将有向图转换为二叉树结构得到串并联逻辑关系,通过数据结构转换实现梯形图动态逻辑仿真。（3）调查并分析了生产线典型故障资料,基于SQL Server 2014建立故障数据库存储故障信息与排故手段,并建立了生产线典型故障树模型。使用Animation动画机制作多种生产线故障现象演示,基于故障树模型研究了自顶向下故障随机组合方法,实现了多随机故障演示的功能。采用碰撞检测技术与虚拟交互机制实现了虚拟调试工具与故障模型间的数据传输。通过PLC梯形图程序和C#脚本协同控制生产线仿真系统的运行,验证了虚拟调试的有效性。（4）根据专家意见制定一种虚拟培训评价方法,使用Unity3D的Event System事件监听机制记录学员在虚拟场景中的操作,研究基于有限状态机数学模型的实际操作序列生成方法。通过对比标准序列与学员的操作序列,本系统可获得学员操作培训的成绩与评价。虚拟调试结果表明,本文设计的基于虚拟调试的物流生产线培训系统有助于PLC编程训练、生产线典型故障现象演示和对故障的虚拟调试操作,降低现场培训风险和培训成本,为生产线操作人员的培训方法提供了有效技术支撑。