Technologien für die virtuelle Inbetriebnahme

Der Einsatz von Virtual Commissioning in der Automatisierungsindustrie beginnt mit einem digitalen Modell und verwendet Konnektoren, um das Modell zu exportieren, so dass es in bestehende Steuerungs-Software-Tools integriert werden kann

Mit Modellierungswerkzeugen auf Systemebene wie MapleSim, kann die Erstellung eines digitalen Modells parallel zum Entwurfsprozess beginnen. Durch die Bereitstellung einer Simulationsumgebung zum Testen und Validieren des Steuercodes können die Systeme debuggt und Probleme früher erkannt werden, was Zeit und Geld für Nacharbeiten spart.

Das Modell kann auch als Grundlage für die Entwicklung eines Digitalen Zwillings – verwendet werden - einer dynamischen, virtuellen Darstellung der physischen Maschine, die als leistungsstarke Verbindung zum Produkt für Diagnosen, Konstruktionsänderungen und den virtuellen Inbetriebnahmeprozess dienen kann.

Sehen wir uns die Technologien an, die für die Bereitstellung dieser Lösungen erforderlich sind:

Damit die virtuelle Inbetriebnahme in der Automatisierungsbranche praktikabel ist, sollte das Modellierungswerkzeug eine ausreichende Genauigkeit und Ausstattung bieten, um das physische Produkt präzise abzubilden, aber dennoch so intuitiv bedienbar sein, dass es nicht nur von Nischenexperten verwendet werden kann.

Die Unternehmen wendeten sich von teuren FEA-Ansätzen und hoch detaillierten Modellen auf Konstruktionsebene ab, weil die Kosten und das Fachwissen für deren Erstellung zu hoch waren. Modelle auf Systemebene wurden zur schnelleren und billigeren Alternative, da sie Simulationen mit gleicher Genauigkeit, aber größerer Flexibilität bieten.

Bei der Auswahl des richtigen modellbasierten Simulationswerkzeugs sind die folgenden Überlegungen wichtig:

• Schneller Einstieg – MapleSim ermöglicht es Ingenieuren, ihren Prozess mit dem Import ihrer CAD-Informationen aus anderen Werkzeugen zu beginnen. Die CAD-Importtechnologie stellt einen wichtigen Entwicklungsschritt dar, um digitale Modelle für den Automatisierungsmarkt zugänglicher zu machen.
• Einfache Verbesserung der Modelltreue – Durch das Hinzufügen von Komponenten aus vorgefertigten Spezialbibliotheken lässt sich das Modell einfach abstimmen und gestalten, ohne die Simulationsgeschwindigkeit zu verlangsamen.
• Domänenübergreifende Modellierungsumgebung – MapleSim kann Interaktionen zwischen mehreren technischen Bereichen, wie Hydraulik, Elektrik und Mechanik, in einer Plattform modellieren.
• Flexible Integrationsoptionen – MapleSim bietet Optionen für die Verbindung mit bestehenden Tools zur Automatisierung der Werkzeugkette durch den Import von Betriebsdaten und den Export des Modells in einer Vielzahl von Formaten.

Das Modell sollte nahtlos mit der Automatisierungssoftware verbunden werden, um die Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme zu nutzen. Idealerweise unterstützt die Verbindung Daten in beide Richtungen - reale Betriebsdaten werden in das Modellierungstool importiert, um die Ausführung der Simulation zu unterstützen und das Modell abzustimmen, und das virtuelle Modell wird als virtuelle Testumgebung für Änderungen am Steuercode exportiert.

Sobald ein Unternehmen seine Automatisierungssoftware passend zu den logikbasierten SPS-Systemen ausgewählt hat, ist die Wahl der Anschlüsse an diese Hardware gebunden. In den Anfängen konnte die komplexe Physik eines Anlagenmodells nur über proprietäre Schnittstellen physikalisch verbunden werden, aber dies hat sich durch die Einführung weit verbreiteter Industriestandards geändert.

MapleSim unterstützt die folgenden SPS-Verbindungsoptionen:

• Exportieren Sie Ihr Modell in ein Functional Mock-up Interface (FMI) - kompatibles Dateiformat. FMI hat sich zunehmend durchgesetzt und wird von über 40 Engineering-Tools unterstützt, darunter B&R Automation Studio, Beckhoffs TwinCAT und Rockwell Studio 5000.
• Verbinden Sie Ihr Automatisierungswerkzeug direkt mit MapleSim über das offene Standard-Industrieprotokoll EtherNet/IP, das u.a. mit CODESYS-basierten Systemen kompatibel ist.
• Automatische Generierung von ANSI-C-Code S-Funktionsblöcken zur Einbindung in Steuerungen als Teil Ihrer bestehenden Toolchain.

Ablauf der virtuellen Inbetriebnahme