Vorteile für Programmierer
Bild 02: Für die physische Simulation der Maschine werden vom Test-PC Prozessdaten an den Controller UHX65A übermittelt, in den Movikit-Softwaremodulen verarbeitet und in Positionsdaten
umgesetzt. Der Controller simuliert die Bewegung, als ob echte Antriebshardware angeschlossen wäre. (Quelle: SEW-Eurodrive)
Bild 03: Mit dem RobotMonitor lässt sich ein simulierter Roboterarm komfortabel am PC steuern und seine Bewegungen genau überprüfen. (Quelle: SEW-Eurodrive)
Präsentation beim Kunden (Quelle: SEW-Eurodrive)
Den SPS-Programmierer interessiert, ob Prozessablauf und Bewegungen funktionieren: Kommen die Daten an, stimmt das Timing? Hierzu möchte er den Ablauf der Steuerung im Quellcode beobachten, während er Einblick in die Bewegungsfunktionen hat. Movikit-Softwaremodule ermöglichen es, ein- und ausgehende Feldbusdaten über eine grafische Oberfläche anzuzeigen. Damit lässt sich leicht überprüfen, ob alles korrekt umgesetzt wird, auch im Simulationsmodus. Programmierer können somit das SPS-Programm am Schreibtisch fertigstellen und testen, bevor es in die Antriebselektronik geladen wird. Auch der simulierte Roboterarm lässt sich komfortabel mit dem RobotMonitor (Bild 3) auf dem Bedienteil oder am PC steuern und die Bewegungen genau überprüfen. Weil alle Tests in einer vollständig simulierten Umgebung stattfinden, besteht kein Risiko, dass physische Geräte durch Fehler in der Steuersoftware während der Inbetriebnahme beschädigt werden.
Model-based Monitoring
Ein weiteres Beispiel: Ein Prozesstechniker möchte vor dem Echtzeitbetrieb sicherstellen, dass seine Annahmen zur Maschine und dem Prozess korrekt sind. Hierfür hat er ein detailliertes Modell der Realität in seinem Simulationsprogramm erstellt. Es verarbeitet die eingehenden Prozessdaten und verhält sich so, wie es der Prozess mit den entsprechenden Parametern tun würde. Durch den Abgleich der realen Betriebsdaten mit vorher im Digitalmodell berechneten Daten, dem sogenannten Model-based Monitoring, kann er Fehler im Betrieb frühzeitig erkennen und die Zahl defekter Teile verringert sich. Zudem lässt sich ein erhöhter Energiebedarf, beispielsweise aufgrund von Maschinenverschleiß, leicht erkennen.
Vereinfachte Schulung
Auch zukünftige Maschinenbediener profitieren vom digitalen Abbild. So können sie zusammen mit den Entwicklern der Bedienoberfläche die Einrichtung und Bedienung der Anlage üben. Dazu ist die Maschine beispielsweise mit Touchdisplays ausgestattet, die via Ethernet mit der Steuerung kommunizieren. Die Anordnung der Informationen und Schaltflächen auf den Displays entspricht exakt der späteren Anordnung an der Anlage; selbst die Bildschirmdiagonale ist identisch. Nach kurzer Zeit ist das Team einsatzbereit und hat ein genaues Verständnis dafür, wie die Maschine auf Eingaben reagieren wird und welche Maßnahmen im Fehlerfall zu ergreifen sind. Die gesamte Unterweisung kann komplett ohne eine reale Maschine erfolgen.
Performante Steuerungen
Bei allen Beteiligten steht die Forderung im Vordergrund, den laufenen Prozess keinesfalls zu stören. SEW-Eurodrive bietet mit seinen beiden Steuerungen UHX65A und UHX86A hierfür optimale Lösungen: Sie sind ausreichend performant, um zwei Betriebssysteme parallel auszuführen. Somit kann der Programm-Code für die Prozess- und Bewegungssteuerung auf einem Echtzeitbetriebssystem ablaufen, während das Modell auf einem Windows-Betriebssystem ausgeführt wird. Die Daten der Steuerung werden verarbeitet, verglichen und über das Netzwerk auf einem externen Datenspeicher abgelegt. Weil durch die Simulation viele Prozesse parallel ablaufen, lässt sich die Entwicklung der Maschine deutlich verkürzen. Standardisierte Schnittstellen, Simulationsmodi und praktische Benutzeroberflächen befähigen die Nutzer zu vielen Arbeiten – ohne die Hardware der Elektromechanik. Das innovative Hypervisor-Konzept der neuen Steuerungsgeneration UHX86A und UHX65A eröffnet weitere Anwendungsmöglichkeiten, auch während des Maschinenbetriebs. Die 3D-Simulation kann dabei unabhängig auf dem Windows-Betriebssystem ausgeführt werden, sodass ein Vergleich zur realen im Betrieb befindlichen Maschine möglich ist. Echte Physiksimulationen mit dem digitalen Zwilling sind möglich, ohne dass zusätzliche Hardware in die Maschine eingebracht werden muss.
Zwei praktische Ansätze bei der Simulation
SEW-Eurodrive bietet zur Realisierung eines virtuellen Modells zwei Ansätze: Kunden mit eigener Simulationsumgebung können über Movikit SimInterface alle erforderlichen Daten der Antriebselektronik an das Simulations-Tool übergeben. Anderenfalls bietet Movikit Simu3DMachine eine schnelle Möglichkeit, die Funktionen einer Maschine ohne komplexe Simulationssoftware abstrakt zu überprüfen. Welche Variante auch genutzt wird, Maschinenbedienern, Programmierern, Konstrukteuren und Endanwendern eröffnen sich neue Möglichkeiten, ihre Projekte effizienter, schneller und ressourcenschonender zu planen sowie zu optimieren.
Präsentation beim Kunden
Bei Kundenpräsentationen erhält man über die dreidimensionale, animierte Darstellung einer Maschine eine konkrete Vorstellung, wo das Rohmaterial eingebracht wird, wie das Werkzeug gestaltet ist und wo das bearbeitete Produkt verpackt und schließlich ausgefördert wird. Weiteres Reinzoomen in das Modell fördert das Verständnis des Sachverhalts. Dabei wird die Anlage komplett im virtuellen Raum aufgebaut. Benötigt werden dazu lediglich CAD-Daten der einzelnen Komponenten. Die erforderlichen 3D-Daten für die Antriebs- und Steuerungstechnik stehen in verschiedenen Formaten im Online-Support der SEW-Website zur Verfügung.
Literatur
- SEW-Eurodrive GmbH & Co KG, Bruchsal: www.sew-eurodrive.de/movi-c-controlle