Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Steuerungsemulation

Inbetriebnahmezeiten von Anlagen verkürzen

Für die Verkürzung der Inbetriebnahmezeiten von Anlagen ist die Simulation der Steuerungswelt ein vielversprechender Ansatz, um Probleme im Vorfeld zu vermeiden. Dabei kann der Einsatz von Materialflusssimulatoren helfen, möglichst realitätsnahe Testszenarien zu erstellen. Für eine Emulation wird das Simulationsmodell mit der realen SPS gekoppelt.

Bild: Simplan

Das virtuelle Testen von SPS-Sourcecode im Simulationsmodell verspricht zahlreiche Vorteile – schließlich lassen sich so geplante Prozesse erstellen, testen und in Betrieb nehmen, bevor sie auf die reale SPS übertragen werden. Der Ansatz fordert allerdings die konsequente Fortführung der Simulationstechnologie zur Verkürzung von Inbetriebnahmezeiten komplexer Anlagen. Was im Bereich der Robotersimulation bereits seit mehr als einer Dekade gelebte Praxis ist, scheint jedoch für die Materialflusssimulation noch eine Hürde darzustellen. Die Gründe dafür sind vielfältig: Unter anderem erfordert die sehr hardwarenahe Steuerung einer SPS einen eigenen Controller im Simulationssystem, der neben der zu bereitstellenden Programmierplattform auch dem Steuerungsprogramm die Hardwareumgebung ‚vorgaukelt‘.

Zudem lässt sich die Vielfältigkeit der Anforderungen für diese Hardwareumgebung nur schwer in einem Standardcontroller implementieren. Als Alternative neben gängigen Systemen zur Entwicklung und Simulation von SPS-Programmen kann sich daher die Emulation mit einem Materialflusssimulator anbieten. Während in SPS-Simulatoren die von der SPS zu steuernde Einheit in der Regel isoliert vom Rest des Systems betrachtet wird, bietet die Emulation den Vorteil, dass die SPS integriert in einen größeren Kontext, im Idealfall dem Gesamtprozess, getestet werden kann. Der SPS-Code wird in dieser Lösung nicht direkt im Simulationsmodell programmiert. Stattdessen wird die Original-SPS mit dem Simulatonsmodell gekoppelt und kommuniziert über OLE for Process Control (OPC) oder Profibus mit der virtuellen Anlage.

Ein wichtiger Vorzug dieser Lösung gegenüber klassischen SPS-Simulatoren liegt in der möglichen Erzeugung von diversen realitätsnahen Testszenarien sowie der Untersuchung der Auswirkungen der lokalen Steuerung einer SPS auf das globale Prozessverhalten. Ziel der Emulation ist somit die Überprüfung der Steuerungslogik sowohl in der lokalen als auch in der globalen Prozessbetrachtung. So können beispielsweise Rückstausituationen aus anderen Bereichen der Anlage und deren Folgen für die lokale SPS untersucht werden. Werden diese Tests erst im Anlauf einer Anlage durchgeführt, so erfordert dies deutlich mehr Zeit. Bestimmte Konstellationen treten in dieser Phase noch nicht auf und werden somit nicht getestet. In der Emulation hingegen können Lastsituationen erzeugt werden, die dem zukünftigen Systemverhalten entsprechen.

Ein weiteres Problem ist die Reproduzierbarkeit von Fehlern. Während man in einer Emulation jede Situation exakt und auf Knopfdruck wiederholen kann, um etwa Änderungen im Source-Code auf ihre Funktion hin zu überprüfen, ist dies in der Realität nur sehr schwer oder gar nicht möglich. Man stelle sich nur einmal vor, man müsste sämtliche Paletten auf einer Förderanlage wieder in genau dieselbe Position bringen, um den Fehler zu reproduzieren – ein sehr zeitfressendes Prozedere.

Herausforderungen an das Emulationsmodell

Doch die SPS-Emulation hat ihre Tücken. Die Einbindung der SPS in die IT-Struktur kann dazu führen, dass auch die Seite des überlagerten Systems emuliert werden muss. Das erfordert, dass das Emulationsmodell des überlagerten Systems, wie den Materialflussrechner (MFR), und dessen Telegrammverkehr mit der SPS realitätstreu abbildet. Idealerweise existiert das überlagerte System bereits und kann in die Emulation einbezogen werden. Zudem gilt es, besondere Aufmerksamkeit auf zeitsynchrone Abläufe zu richten: Löst zum Beispiel eine SPS-Aktionen wie das Ansteuern eines Aktors zeitversetzt zum Empfang eines Signals von einem Sensor aus, müssen Emulationsmodell und SPS absolut synchron laufen. Würde man das Modell im Zeitraffer laufen lassen, käme das von der SPS gesendete Signal zu spät beim Aktor an.


Das könnte Sie auch interessieren:

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt zusammen mit europäischen Partnern im Projekt QLSI eine skalierbare Technologie für Silizium-Qubits für Quantencomputer.‣ weiterlesen

Mit dem Strategiepapier ‘Cyber Security Design Principles‘ will die Open Industry 4.0 Alliance darüber informieren, wie Unternehmen das Thema Sicherheit von der Werkshalle bis zur Cloud umsetzen können.‣ weiterlesen

Mit ihren Systemen rund um Dämpfe, Gase und Ventile spielt die GEMÜ Gruppe weltweit in der ersten Reihe. Als digitaler Knotenpunkt dient das ERP-System PSIpenta. Dessen Module zur adaptiven Produktionsplanung- und Steuerung verhelfen dem Familienunternehmen über Werks- und Landesgrenzen hinweg zu fast hundertprozentiger Liefertermintreue.‣ weiterlesen

Es gibt keinen Textauszug, da dies ein geschützter Beitrag ist.‣ weiterlesen

Aus dem Industrie-4.0-Barometer der Management- und IT-Beratung MHP geht hervor, dass sich die Position eines CIO in der Geschäftsführung positiv auf Umsetzung von Industrie-4.0-Ansätzen auswirkt.‣ weiterlesen

Durch die Pandemie und durch die Digitalisierung steigt der Innovationsdruck auf die deutsche Industrie. Wie die aktuelle CGI-Studie zeigt, können agile Unternehmen besser mit den damit verbundenen Herausforderungen umgehen.‣ weiterlesen

Das Internet der Dinge bringt physische und digitale Welten zunehmend zusammen. Schon längst geht es nicht mehr nur um die pure Vernetzung von Geräten, sondern um Systeme, die Menschen, digitale Lösungen und Objekte aus der realen Welt verknüpfen.‣ weiterlesen

Kooperationen mit Technologie-Startups bieten für etablierte Unternehmen Chancen, um die digitale Transformation zu bewältigen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Doch selbst wenn große Organisationen schon mit jungen Firmen kooperieren, nutzen sie das Potenzial dieser Zusammenarbeit oft kaum aus.‣ weiterlesen

231.000 offene Stellen weniger als im vierten Quartal 2019 verzeichnet das Institut für Arbeitsmarkt und Berufsforschung in der aktuellen Stellenerhebung. Demnach ist die Zahl der offenen Stellen gegenüber dem dritten Quartal 2020 jedoch gestiegen.‣ weiterlesen

Die vermehrte Arbeit im Homeoffice reduziert die CO2-Emissionen, die beispielsweise durch Pendeln entstehen. Auf der anderen Seite steigt der Stromverbrauch zuhause. Wie dieser reduziert werden kann, zeigen Tipps der Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung.‣ weiterlesen

Nach 90,3 Punkten im Januar ist der Ifo-Geschäftsklimaindex im Februar gestiegen. Die Unternehmen schätzen dabei nicht nur die aktuelle Lage besser ein sondern sind auch mit Blick auf die kommenden Monate weniger pessimistisch.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige