Hardware-in-the-LoopSimulation in Echtzeit (1ms) mit ISG ... · PDF fileCNC / PLC TwinCAT 3 runtime ADD – TwinCAT Device Driver ADS - TwinCAT Transport Layer CNC SPS Simulations-PC

ISG 2014 1ISG-virtuos SINDEX 2014
Inbetriebnahme einer CNC-Maschine mit der Beckhoff-CNC
- Hardware-in-the-Loop Simulation in
Echtzeit (1ms) mit ISG-virtuos -

ISG 2014
SINDEX - 2014
2ISG-virtuos SINDEX 2014
VIBN Virtuelle Inbetriebnahmewirtschaftlicher Nutzen
ISG-virtuos Virtuelle Inbetriebnahme& TwinCAT 3 mit der Beckhoff CNC / PLC
ISG-virtuos Hardware-in-the-Loopin Steuerungsechtzeit (1ms)
ISG Steuerungs- undSimulationskompetenz

ISG 2014
Geschftsfeld ISG-virtu os (seit 2005)
Simulationssoftware virtuelle Inbetriebnahme (VIBN),
Hardware-in-the-Loop in Echtzeit (1ms),
Simulation-Based-Engineering
Kunden Maschinen- und Anlagenbauer,
Engineering-Bros (Integratoren),
Anlagenbetreiber
ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH
Dr.-Ing. Dieter Scheifele
Geschftsfeld ISG-k ernel (seit 1987)
Steuerungssoftware CNC, RC, Motion Control
Kunden Steuerungshersteller sowie
Maschinen- und Anlagenbauer
Geschftsfelder

ISG 2014
ISG-virtuos -Anwender / Technologiepartner

ISG 2014
Virtuelle Inbetriebnahme
- wirtschaftlicher Nutzen -

ISG 2014
Klassische Inbetriebnahme im sequentiellen Workflow
AuslieferungProduktionsstart
BeschaffungMontage
InbetriebnahmeCNC, PLC
EngineeringKonstruktion
konstruktions-spezifischeSchwerpunkte CAD FEM MKS
Maschine / Anlagefr die Inbetriebnahme(noch) nicht verfgbar
Inbetriebnahme inkl.Factory Acceptance Test

ISG 2014
Phasen der Inbetriebnahme
InbetriebnahmeCNC, PLC
AbnahmeV Grundinbetriebnahme B S T
Test Installation/Verkabelung
Bedienoberflche / HMI Bediensequenz Sonderfunktionen
Test Sicherheit
Technologie-OptimierungGrundinbetriebnahme PLC-Funktionalitt CNC-Funktionalitt grundlegende Tests

ISG 2014
Konsequenzen der Terminberschreitung im sequentiellen Workflow
Auslieferung, Start Produktion
BeschaffungMontage
IBN
Test / Sicherheit
Technologie-Optimierung
Verzgerung : Nachtrge Klrungsbedarf
Verzgerung : Nachtrge Lieferengpsse Korrekturen
keine weitere Verzgerung mehr mglich!
Abnahme (FAT)
Mangelhafte Erfllung der Kundenanforderungen und s chlechte Qualitt: Nachbesserungen beim Kunden whrend des Produktionsstarts zustzliche nicht geplante Kosten / Imageschaden

ISG 2014
VIBN - Reduzierung der Durchlaufzeiten und Kosten
BeschaffungMontage
AuslieferungProduktionsstart
reale Maschinebentigt fr: Installationstest Technologie Abnahme
virtuelle InbetriebnahmeCNC, PLC Puffer fr
OptimierungoderVerkrzung der Lieferzeiten *1)
*1) Inbetriebnahmezeiten bis zu 80% reduzierbar (Erfahrungswerte der best practice-Kunden)

ISG 2014
Inbetriebnahmezeit - Reduzierung um bis zu 80% krzere Projektdurchlaufzeiten reduzierte Hallenbelegungszeit
Softwarequalitt - wesentliche Steigerung bei gleicher Manpower Test von regulren und irregulren Betriebszustnden, HMI Performance kann durch alternative Ablufe risikofrei gesteigert werden Frhzeitige Fehlerbehebung spart Folgekosten
Risikominimierung im Projektmanagement Qualitt wird bereits im Bro realisiert Kunde erhlt schon frhzeitig einen Eindruck ber den Projektverlauf Abweichende Anforderungen werden rechtzeitig bercksichtigt
Kostenminimierung bei der Inbetriebnahme vor Ort beim Kunden Vermeidung von Kollisionen sowie Fehlfunktionen und Ablaufproblemen Endlostest mit virtuellen Werkstcken und realen Produktionsdaten
Erhebliche Verkrzung der Anbindung an weitere Automatisierungssysteme
Wesentliche wirtschaftliche Vorteile

ISG 2014
HILS in Steuerungsechtzeit
ISG-virtuos
- Hardware-in-the-Loop
in Steuerungsechtzeit (1ms) -

ISG 2014
Wirtschaftliche Prozessoptimierung
1. keine aufwendige und nichtkonforme Emulation der Steuerungsfunktionalitt
Einsatz der realen CNC/PLC
2. Inbetriebnahme (virtuell) und factory acceptance tests ohne Einschrnkung
virtuelle Maschine verhlt sich fr die CNC/PLC wie die reale Maschine
3. kein paralleler Engineering-bzw. Simulationsprozess
Verwendung originaler Engineering-Daten
ISG-virtuos Anforderungen und Grundprinzipien der Lsung (HILS)
reale Steuerung CNC PLC motion control
Feldbus
virtuelle Maschine
reale Maschine

ISG 2014
Warum Hardware-in-the-Loop und Steuerungsechtzeit?
Das reale / originale Steuerungssystem soll ohne n derungen verwendet bzw. getestet werden
deterministisches, realistisches Verhalten der Simulation wie die reale Maschine am Feldbus
reproduzierbares Modellverhalten auch nach mehreren Simulationslufen fr Regressionstests
Herstellerunabhngig , da Anbindung ber etablierte Feldbussysteme
identische Steuerungskonfiguration (inklusive I/O-Adressen) wie an der Originalmaschine
realer Feldbus
realeSteuerungen
Simulation-Rechner
)ln(
)(
,,
,,
,,,,
einWausl
ausWeinl
einWauslausWeinlm
=
+
=
4155
577.04
4512120
4155
44498.045
55185.121
4155
577.04
4512120Logik
Kinematik
DynamikMF
Echtzeit-Simulationskern (Solver)
Echtzeit-Betriebssystem (< 1ms)
Feldbus(Slave)
Bedienung
PC-Betriebssystem (MS-Windows)
Visualisierungreales Verhalten
reale Maschine

ISG 2014
Wie definiert ISG-virtuos Steuerungsechtzeit?
Real-time classes and application areas (IAONA classification)
1s 10s 100s 1ms 10ms 100ms 1s 10s
Highly dynamic processes, electronic drives
Conveying systems,simple controls,majority of all automated systems
Building technology, control and automation levels, trouble-free processes, storage systems
commonsolutions
ISG-virtu os
Machine tools, fast processes, robots

ISG 2014
TwinCAT 3 als ideale Echtzeit-Plattform fr ISG-virtuos
Windows 32/64 bit
Engineering / Modell Test-Panel
TwinCAT 3
ADD TwinCAT Device Driver
ADS - TwinCAT Transport Layer
3D-Visualisierung
reale Steuerungen
realer Feldbus
EtherCATProfibus DPProfinetCANopenFOCASSERCOS
Solver
Logik
Kinematik
Dynamik
MF
reales Verhalten

ISG 2014
Ein Simulationssystem fr mehrere (verschiedene) Steuerungen
Unterschiedliche Simulations- bzw. Visualisierungs-Sze narien Simulations-PC mit der Mglichkeit zur Anbindung mehrerer Feldbusse gleichzeitig und damit auch mehrerer
realer Steuerungen
mehrere Steuerungen mit mehreren Simulation-PCs und einer gemeinsamen Visualisierung mglich automatische Generierung einer Multi-Slave-Konfiguration zur Reprsentation der Antriebs- und
I/O-Busteilnehmer aus der Steuerungskonfiguration
EtherCAT
Profibus DP

ISG 2014
Simulation von komplexen (verteilten) Automatisierungslsungen
Durchgngiger Test / Simulation komplexer Automatis ierungslsungen Simulationssystem einfach ber Feldbusmechanismen erweiterbar Kombination der Hardware-in-the-Loop-Simulation mit realen Automatisierungssystemen bergeordnete 3D-Visualisierung der kompletten Anlage
Factory Acceptance Tests bereits in der Inbetriebnahmephase
Simulation-PC
fieldbus
CNC
Simulation-PC
fieldbus
CNC
Simulation-PC
fieldbus
CNC
fieldbus
Leitrechner
fieldbus
Simulation-PC
3D-visualisat.plant, cell
SPS SPS CNC
Feldbus
FeldbusSPS SPS CNC
Leitrechner
simulation systemmanufacturing
cell
logics
kinematics
dynamics
transport
logics
kinematics
dynamics
machine tool
logics
kinematics
dynamics
Zusammenfhrung der 3D-Sim.

ISG 2014
Know-how-Aufbau/-Schutz bei Anwendern / Kunden
firmeneigene Bibliothek im Rahmen von customizing
validierte Teil-/Submodelle
effizientes Engineering durch Wiederverwendung
Prozessoptimierung im Engineering durch automatische Generierung der Modelle
Modulbibliothek -wiederverwendbare Komponentenmodelle
reale Komponente virtuelle Komponente
Lsungs- / Know-how-Bibliothek

ISG 2014
Modulbibliothek wiederverwendbare Modelle fr die 3D-Visualisierung
3D-Geometrie-Bibliothek 3D-Visualisie

Documents

Hardware-in-the-LoopSimulation in Echtzeit (1ms) mit ISG ... · PDF fileCNC / PLC TwinCAT 3 runtime ADD – TwinCAT Device Driver ADS - TwinCAT Transport Layer CNC SPS Simulations-PC