Der Workflow der virtuellen Inbetriebnahme - Maplesoft Engineering Solutions

Der Workflow der virtuellen Inbetriebnahme


Es ist jetzt für viele Organisationen möglich, virtuelle Inbetriebnahmetechniken für ihre Maschinenbauprojekte einzusetzen. Sie können die virtuelle Inbetriebnahme einsetzen, um ihre Inbetriebnahmezeit zu verkürzen, die Kosten für die Inbetriebnahme zu senken oder eine zuverlässigere Markteinführungszeit zu erreichen. Obwohl die Anwendungen und Besonderheiten variieren können, haben typische virtuelle Inbetriebnahmeprozesse viele Gemeinsamkeiten.

Konstruieren Sie den modellbasierten digitalen Zwilling

Zu Beginn wird ein modellbasierter digitaler Zwilling mit Hilfe eines Modellierungswerkzeugs auf Systemebene konstruiert. Das virtuelle Modell wird entweder aus vorhandenen CAD-Informationen oder aus Designkonzepten entwickelt, die mit Hilfe von Komponentenbibliotheken realisiert werden. In diesem Arbeitsablauf wird das Modellierungswerkzeug auf Systemebene, MapleSim, verwendet, um den Prozess des Startens von CAD-Modellen zu demonstrieren. Dieses von Maplesoft entwickelte Tool ermöglicht den automatischen CAD-Import, so dass der digitale Zwilling mit validierten Geometrien beginnen kann. Ohne ein CAD-Modell können Ingenieure mit anpassbaren Drag-and-Drop-Komponenten beginnen. Dies ist hilfreich, wenn sich ein Projekt in der anfänglichen Ideenphase befindet.


1. Sehen Sie, wie Sie Ihr CAD-Modell in MapleSim importieren und mit ihm arbeiten können.

Die CAD-Informationen können so gruppiert werden, dass die Teile, die sich zusammen bewegen, zu aggregierten Komponenten verschmolzen werden. Dieser Prozess bewahrt die Treue, vereinfacht aber die nachfolgende Modellierung (z.B. werden alle Trägheiten der Bolzen, Lager usw. berücksichtigt, aber nun in dem Hauptkörper, an dem sie befestigt sind, zusammengefasst). Diese Komponenten können zusammen mit allen anderen Standard- und kundenspezifischen Komponenten verwendet werden, die bei der Modellerstellung benötigt werden.

Was ist virtuelle Inbetriebnahme?

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Virtual Commissioning

See how the people, processes, and technologies associated with virtual commissioning affect manufacturing decisions.

Den digitalen Zwilling betätigen und analysieren

2. Sehen Sie, wie Sie mit der Anwendung 1D Motion Generation in MapleSim ein Bewegungsprofil für Ihr Modell entwerfen.

Bevor der digitale Zwilling mit der Automatisierungssoftware verbunden wird, wird die Simulationssoftware zur Untersuchung des Modells und zur Durchführung einer Vielzahl von Designanalysen zur funktionalen Verifizierung verwendet. In diesem Stadium kann das Modell mit einer Vielzahl von MapleSim-Standardkomponenten betätigt werden - hydraulische Aktuatoren, Elektromotoren oder vordefinierte Bewegungsprofile.

3. Sehen Sie, wie die Modelltreue in MapleSim durch Hinzufügen relevanter Komponenten zu einem Pick-and-Place-Mechanismus erhöht werden kann.

Die Reaktion des Mechanismus auf diese Betätigungen kann dann weiter analysiert werden. MapleSim bietet integrierte Anwendungen für die Automatisierung von Parameter-Sweeps oder Monte-Carlo-Analysen (um die Auswirkungen zu betrachten oder die Empfindlichkeit Ihres Designs für bestimmte Parameter zu messen), bietet aber auch eine vollständige Programmierumgebung, mit der Sie Ihre eigene benutzerdefinierte Analyse erstellen können.

4. Sehen Sie, wie Sie die Entwurfsparameter in MapleSim mit Hilfe der integrierten Anwendung Parameter Sweep optimieren können.

5. Sehen Sie, wie Sie die Zyklen pro Minute (CPM) eines Pick-and-Place-Mechanismus mit MapleSim maximieren können.

Nach Durchführung einiger Analysen des vorgeschlagenen Designs kann der Ingenieur nun die erforderlichen Motoren dimensionieren und aus seinem eigenen Katalog verfügbarer Teile auswählen. Ingenieure, die mit den von B&R gelieferten Werkzeugen arbeiten, können MapleSim verwenden, um Informationen zur direkten Verwendung in SERVOsoft zu generieren.

6. Sehen Sie, wie Simulationsergebnisse in MapleSim für die Motordimensionierung in SERVOsoft von B&R aufbereitet werden können.

Ingenieure, die mit Hardware und Software von Rockwell Automation arbeiten, können MapleSim verwenden, um Informationen zur direkten Verwendung in Motion Analyzer zu generieren.

7. Sehen Sie, wie Simulationsergebnisse in MapleSim für die Motordimensionierung im Motion Analyzer von Rockwell Automation aufbereitet werden

 


Integration mit Automatisierungssoftware

Die für einen digitalen Zwilling erforderliche Treue hängt vollständig von den Anforderungen an die Simulation ab. Ein Modell mit höherer Treue erfordert einen höheren Erstellungsaufwand, kann aber spezifische Designfragen beantworten und eine realistischere Darstellung der Leistung für die SPS-Validierung bieten. In der Vergangenheit waren Modelle mit höherer Treue zu schwierig zu erstellen oder konnten nicht verwendet werden, wenn die Hardware-Validierung eine Echtzeit-Simulationsleistung erforderte. MapleSim erzeugt Code, der für die Simulationsgeschwindigkeit optimiert ist, wodurch digitale Zwillingsmodelle mit hoher Wiedergabetreue ermöglicht werden, die für eine Vielzahl von virtuellen Inbetriebnahmeanforderungen nützlich sein können.

Modelleingaben werden durch Parametrisierung des Systems für den virtuellen Inbetriebnahmeprozess definiert. Bewegungspfade und Belastung werden mit den Konstruktionsanforderungen definiert, wobei die über die MapleSim-Analysefunktionen verfügbaren inversen kinematischen Gleichungen verwendet werden. Diese Details bilden einen wichtigen Teil der Definition der Eingaben in das Modell, die beibehalten werden, wenn das Modell als FMU exportiert wird.

8. Erfahren Sie, wie Sie mit dem B&R MapleSim Konnektor MapleSim Modelle in das B&R Automation Studio importieren können, um modellbasierten Steuerungscode zu testen.

Die Automatisierungssoftware kann nun eine Vielzahl virtueller Inbetriebnahmetätigkeiten durchführen, die sonst bis zur physischen Inbetriebnahme gewartet hätten. Da sich sowohl das Anlagenmodell als auch der SPS-Code in einer virtuellen Umgebung befinden, können die Ingenieure Simulationen in großem Maßstab durchführen, wodurch Iterationen ermöglicht werden, die den SPS-Code in verschiedenen Szenarien testen. Ingenieure können nach Fehlern in ihrem Code suchen, die zu Verlangsamungen, Leistungsproblemen oder Sicherheitsbedenken führen können, die das Funktionieren des physischen Systems beeinträchtigen würden. Wenn Ingenieure Leistungsprobleme entdecken, können diese mit einer Transparenz diagnostiziert werden, die bei der physischen Inbetriebnahme schwer zu erhalten ist.



 Diese Techniken können als ressourceneffiziente Techniken dienen, um Probleme viel früher im Entwurfsprozess zu isolieren 

Eine andere Technik, die in dieser Phase verwendet wird, besteht darin, den virtuellen PLC-Code durch die PLC-Hardware zu ersetzen. Aufgrund der Anforderungen der Echtzeitsimulation war dies bisher für viele Situationen, in denen ein High-Fidelity-Modell erforderlich war, unzugänglich. Ingenieure können nun die physische Hardware gegen das virtuelle Modell testen, wodurch eine weitere Technik zur Verfügung steht, um Probleme vor der Konstruktion des physischen Systems zu debuggen.

Obwohl keine dieser Techniken das mit der physischen Inbetriebnahme verbundene Risiko beseitigt, können sie als ressourceneffiziente Techniken dienen, um Probleme früher im Entwurfsprozess zu isolieren. Im Gegensatz zur physischen Inbetriebnahme kann die virtuelle Inbetriebnahme als gleichzeitiger Prozess neben vielen anderen Aufgaben in einem Konstruktionsprojekt durchgeführt werden. Da die Tests beginnen können, während sich sowohl die Anlage als auch die Steuerung in einem virtuellen Zustand befinden, sind die Kosten für Design-Iterationen minimal.



Video-Galerie

Using your CAD in MapleSim

1. See how to import and work with your CAD model in MapleSim.
1. Sehen Sie, wie Sie Ihr CAD-Modell in MapleSim importieren und mit ihm arbeiten können.

Designing a Motion Profile in MapleSim

2. See how to design a motion profile for your model using the 1D Motion Generation app in MapleSim.
2. Sehen Sie, wie Sie mit der Anwendung 1D Motion Generation in MapleSim ein Bewegungsprofil für Ihr Modell entwerfen.

Adding Model Fidelity in MapleSim

3. See how to increase model fidelity in MapleSim by adding relevant components to a pick and place mechanism.
3. Sehen Sie, wie die Modelltreue in MapleSim durch Hinzufügen relevanter Komponenten zu einem Pick-and-Place-Mechanismus erhöht werden kann.

Investigating Parameter Impacts in MapleSim

4. See how to optimize design parameters in MapleSim by using the built-in Parameter Sweep application.
4. Sehen Sie, wie Sie die Entwurfsparameter in MapleSim mit Hilfe der integrierten Parameter Sweep-Anwendung optimieren können.

Advanced Analysis with MapleSim

5. See how to maximize the cycles per minute (CPM) of a pick and place mechanism using MapleSim.
5. Sehen Sie, wie Sie die Zyklen pro Minute (CPM) eines Pick-and-Place-Mechanismus mit MapleSim maximieren können.

Motor Sizing with MapleSim and SERVOsoft

6. See how to prepare simulation results in MapleSim for motor sizing within B&R’s SERVOsoft.
6. Sehen Sie, wie Simulationsergebnisse in MapleSim für die Motordimensionierung in SERVOsoft von B&R aufbereitet werden können.

Motor Sizing with MapleSim and Motion Analyzer

7. See how to prepare simulation results in MapleSim for motor sizing within Rockwell Automation’s Motion Analyzer.
7. Sehen Sie, wie Simulationsergebnisse in MapleSim für die Motordimensionierung im Motion Analyzer von Rockwell Automation aufbereitet werden.

Virtual Commissioning with MapleSim and B&R Automation Studio

8. With the new B&R Connector from MapleSim, virtual commissioning is faster and easier than ever. See how to use MapleSim models within B&R Automation Studio, so you can develop control strategies again.
8. Mit dem neuen B&R Connector von MapleSim ist die virtuelle Inbetriebnahme schneller und einfacher denn je. Sehen Sie, wie Sie MapleSim Modelle innerhalb des B&R Automation Studio verwenden können, damit Sie wieder Steuerungsstrategien entwickeln können.
Weiter: Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme

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