Report Factory-Automation - WinMOD
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SIMATIC<br />
S7 - 400<br />
F1<br />
F3<br />
F5<br />
F7<br />
RUN-P<br />
RUN<br />
STOP<br />
MRES<br />
Siemens COROS OP 25<br />
K1<br />
SIMATIC<br />
S7 - 400<br />
F9 F10 F11 F12 F13 F14 K2<br />
K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10<br />
F2<br />
F4<br />
F6<br />
F8<br />
A B C D E F<br />
7 8 9<br />
G H I J K L<br />
4 5 6<br />
M N O P Q R<br />
1 2 3<br />
S. T U<br />
Y Z<br />
A-Z<br />
i<br />
HELP<br />
V<br />
0<br />
INS<br />
DEL<br />
A-Z<br />
W X<br />
+/-<br />
+<br />
ESC<br />
ACK<br />
ENTER<br />
<strong>WinMOD</strong> <strong>Report</strong> - 05.22<br />
<strong>WinMOD</strong> Ò<br />
Mewes & Partner<br />
Software Testing and Process Simulation with <strong>WinMOD</strong><br />
Inbetriebnahme realer Steuerungen an virtuellen Anlagen<br />
· kurze reale Inbetriebnahme durch frühzeitige Prüfung<br />
· schneller Anlagenanlauf<br />
· hohe Verfügbarkeit der Anlagen<br />
Die Inbetriebnahme ist die kritische Phase in der Entstehung einer Anlage.<br />
Hier zeigt sich, ob alle Komponenten korrekt zusammenspielen.<br />
Die Inbetriebnahme lässt sich durch vorhergehende Tests entschärfen. Für<br />
die Automatisierungssoftware war dies allerdings bisher schwierig, da sie<br />
mit einerAnlage getestet werden muss, die noch nicht verfügbar ist.<br />
Eine Lösung bietet die Virtuelle Inbetriebnahme. Dabei wird das reale<br />
Steuerungssystem an eine simulierte virtuelle Anlage angeschlossen. Die<br />
virtuelle Anlage zeigt das relevante Verhalten der realen Anlage und<br />
ermöglicht so realitätsnahe Tests. Mit über 15 Jahren Erfahrung im Bereich<br />
virtuelle Anlagen und dem <strong>WinMOD</strong> Real-Time Simulation Center for<br />
<strong>Automation</strong> verfügen Mewes & Partner hier über umfangreiches Know-<br />
How, optimierte Werkzeuge und fortschrittliche Kompetenz.<br />
Vorbereitung der realen<br />
Inbetriebnahme<br />
<strong>Factory</strong>-Automotion: Virtuelle Inbetriebnahme<br />
im Automotive Rohbau mit Robotersimulation<br />
Bei der Inbetriebnahme einer<br />
Anlage wirken ihre Komponenten<br />
erstmalig vollständig zusammen,<br />
so dass hier die größte Komplexität<br />
entsteht. Dies geschieht unter<br />
hohem Kostendruck in engem<br />
zeitlichem und räumlichem<br />
Rahmen. Eine vorab durchgeführte<br />
Virtuelle Inbetriebnahme des Steuerungssystems<br />
an einer simulierten<br />
virtuellen Anlage verkürzt die<br />
reale Inbetriebnahme deutlich.<br />
Ein leistungsfähiges System zur<br />
Virtuellen Inbetriebnahme, wurde<br />
von Mewes & Partner mit dem<br />
<strong>WinMOD</strong>-System und der Rücker<br />
EKS GmbH mit dem INVISION-<br />
System entwickelt (Bild 1).<br />
Kopplung der realenSteuerungstechnik<br />
mit der virtuellenAnlage<br />
Die Virtuelle Inbetriebnahme muss<br />
aussagekräftig sein. Dazu muss sie<br />
unter möglichst realitätsnahen<br />
Bedingungen stattfinden.<br />
Deshalb wird das reale Steuerungssystem<br />
mit der originalen<br />
Software für die Anlage an die<br />
simulierte virtuelle Anlage gekoppelt.<br />
Dabei ist die Schnittstelle der<br />
Steuerung zur virtuellen Anlage<br />
identisch mit der Schnittstelle zur<br />
realen Anlage. So kann die Steuerungssoftware<br />
ohne Änderungen<br />
auf die reale Anlage übertragen<br />
werden (Bild 2).<br />
Die SPS-Systeme und die darüber<br />
liegende Leitebene lassen sich<br />
daher als Hardware direkt mit<br />
<strong>WinMOD</strong> koppeln. Als Schnittstelle<br />
dient das verwendete Feldbussystem.<br />
Dazu stellt <strong>WinMOD</strong><br />
Konfigurationen zur Verfügung.<br />
Eine solche <strong>WinMOD</strong>-Konfiguration<br />
CPU<br />
Elektrik &<br />
Steuerung<br />
besteht aus der PC-Einsteckkarte<br />
für das Bussystem und der<br />
Treibersoftware. Sie emuliert die<br />
I/Os der Busbaugruppen mit dem<br />
Signalabbild der realenAnlage.<br />
Dadurch wird die reale Buskonfiguration<br />
in die Virtuelle Inbetriebnahme<br />
einbezogen und getestet.<br />
<strong>WinMOD</strong>-Konfigurationen für Busankopplungen<br />
sind verfügbar unter<br />
a n d e r e m f ü r P R O F I N E T,<br />
PROFIBUS, INTERBUS, Ethernet<br />
IP, TCP/IP, Modbus, etc.<br />
Alternativ bietet <strong>WinMOD</strong> Konfigurationen<br />
für virtuelle SPSen, die als<br />
reine Softwareversionen kostengünstig<br />
auf einem PC laufen.<br />
Die Anbindung von SPS-Systemen<br />
ist praktisch unbeschränkt möglich<br />
wie beispielsweise für ABB, Allen-<br />
Bradley, Beckhoff, Mitsubishi,<br />
Phoenix Contact, Siemens,<br />
Schneider und viele andere. Die<br />
Einbindung der Robotersteuerungen<br />
erfolgt über das INVISION-<br />
System von Rücker EKS. Dazu<br />
werden aus den, für die Anlage<br />
bestimmten, Roboterprogrammen<br />
relevante Daten und Abläufe<br />
extrahiert und vom INVISION-<br />
System ausgeführt.<br />
Planung<br />
Mechanik &<br />
Konstruktion<br />
Bild 1: <strong>WinMOD</strong> und INVISION verbinden bei der Virtuellen Inbetriebnahme<br />
Elektroplanung und Mechanikkonstruktion.
eale Anlage<br />
Bild 2: Die virtuelle Anlage simuliert das Verhalten der realen Anlage<br />
auf der Ebene des Signalabbilds. Dadurch kann direkt von der<br />
virtuellen Anlage auf die reale Anlage 'umgeschaltet' werden.<br />
Der Weg zur virtuellen Anlage<br />
Die virtuelle Anlage muss die<br />
Eigenschaften der realen Anlage<br />
wiedergeben und zugleich wirtschaftlich<br />
erstellbar sein. Das erfordert<br />
effiziente Methoden zur Entwicklung<br />
und Nutzung. Die virtuelle<br />
Anlage entsteht aus virtuellen<br />
Komponenten für Antriebe, Messeinrichtungen<br />
etc..Die virtuellen<br />
Komponenten haben die gleichen<br />
Ein- und Ausgangssignale, wie im<br />
Signalabbild der realen Anlage. Die<br />
virtuellen Komponenten werden<br />
konfiguriert und in Bibliotheken<br />
abgelegt.<br />
Die virtuelle Anlage wird dann aus<br />
den Komponenten-Bibliotheken<br />
zusammengestellt, wie die reale<br />
Anlage aus realen Komponenten.<br />
Dies geschieht anhand vorhandener<br />
Planungs- und Konstruktionsdaten<br />
weitgehend automatisch.<br />
virtuelle<br />
Test- und Dokumentationsmittel<br />
Ausnahme- und Fehlerfälle werden<br />
durch das Forcen von Signalwerten<br />
simuliert. Dies geschieht manuell per<br />
Mausklick oder automatisch durch<br />
die skriptgesteuerte Force-Machine.<br />
Scripte werden durch Mitschreiben<br />
von Simulationen erstellt, als<br />
Textdatei editiert oder aus externen<br />
Daten generiert. Mit der Force-<br />
Machine werden Tests systematisch<br />
reproduziert, Testszenarien erzeugt<br />
und Störungsabläufe durchgespielt.<br />
Der <strong>WinMOD</strong>-Recorder protokolliert<br />
Mewes & Partner GmbH<br />
Neuendorfstr. 15 · 16761 Hennigsdorf<br />
e-mail: <strong>WinMOD</strong>@Mewes-Partner.de<br />
Winmod_report_05.22_<br />
de.cdr<br />
reales<br />
Signal-<br />
Abbild<br />
virtuelle Anlage<br />
Signalverläufe zu Dokumentationsund<br />
zu Analysezwecken.<br />
Die Kombination der <strong>WinMOD</strong>-<br />
Force-Machine mit dem <strong>WinMOD</strong>-<br />
Recorder ermöglicht systematische,<br />
dokumentierte Vorgehensweisen,<br />
zurAbstimmung und Kommunikation<br />
der Entwickler untereinander und<br />
dem Nachweis zwischen Auftraggeber<br />
und Auftragnehmer.<br />
Testen und Optimieren mit<br />
<strong>WinMOD</strong> und INVISION<br />
Bei der Virtuellen Inbetriebnahme<br />
ergänzen sich <strong>WinMOD</strong> und<br />
INVISION (Bild 1). <strong>WinMOD</strong> übernimmt<br />
die funktionale Simulation<br />
des Anlagenverhaltens in Echtzeit<br />
und die SPS-Integration. INVISION<br />
übernimmt die 3D-Visualisierung<br />
und die Robotersimulation. Beide<br />
Systeme laufen in Echtzeit und<br />
simulieren und visualisieren die<br />
Anlage. Die Steuerungssoftware<br />
und die virtuelle Anlage<br />
werden dann in Betrieb genommen<br />
und getestet, Korrekturen werden<br />
durchgeführt.<br />
Nach Abschluss der Virtuellen<br />
Inbetriebnahme wird die Steuerungssoftware<br />
an die reale Anlage<br />
übertragen. Durch die Verwendung<br />
des realen Signalabbilds für die<br />
virtuelle Anlage geschieht dies mit<br />
minimalem Aufwand ohne Änderungen<br />
der Steuerungstechnik (Bild 2).<br />
Durch die Vorbereitung der<br />
Virtuellen Inbetriebnahme wird die<br />
reale Inbetriebnahme erheblich<br />
verkürzt.<br />
Vorteile durch virtuelle Anlagen<br />
Der Einsatz virtueller Anlagen bietet<br />
für die Inbetriebnahme von Anlagen<br />
eine Vielzahl von Vorteilen:<br />
1.Für eine durchgängige Nutzung<br />
wird die virtuelle Anlage bereits bei<br />
der Entwicklung der Automatisierungssoftware<br />
eingesetztermöglicht<br />
entwicklungsbegleitende<br />
Tests zur Qualitätssicherung.<br />
2.Bei der realen Inbetriebnahme<br />
arbeitet die Anlagensteuerung zum<br />
ersten Mal mit der Anlage zusammen.<br />
Auftretende Hard- und<br />
Softwareprobleme müssen dabei an<br />
der realen Anlage gefunden und<br />
behoben werden. Die Virtuelle<br />
Inbetriebnahme zeigt viele dieser<br />
Probleme bereits im Vorfeld an der<br />
virtuellen Anlage.<br />
3. Die Geräte der Anlage arbeiten<br />
zum ersten Mal zusammen. Hier<br />
können bei Schnittstellen oder<br />
Abläufen Probleme auftreten. Die<br />
virtuelle Anlage zeigt diese bereits<br />
vor dem Aufbau der realen Anlage,<br />
so dass sie frühzeitig behoben<br />
werden können.<br />
4.Während der Inbetriebnahme<br />
steht nur eine einzige Anlage zur<br />
Verfügung. Virtuelle Kopien der<br />
Anlage ermöglichen parallele Arbeit<br />
und entlasten die Baustelle.<br />
5.Das Bedienpersonal wird an der<br />
realen Anlage trainiert. Die virtuelle<br />
Anlage ist aber ein kostengünstiger<br />
Trainingssimulator. Dort wird das<br />
Personal schon vor der realen<br />
Inbetriebnahme trainiert.<br />
6. An der bereits produktiven Anlage<br />
müssen Produktvarianten eingefahren<br />
werden. Die Anlage ist jedoch<br />
durch Produktion und Instandhaltung<br />
belegt. Die Virtuelle Inbetriebnahme<br />
verkürzt die benötigte<br />
Zeit an der realenAnlage deutlich.<br />
7.Optimierungen benötigen die reale<br />
Anlage und werden daher oft<br />
verschoben oder gar unterlassen.<br />
Die virtuelle Anlage erlaubt aber<br />
auch umfangreiche Optimierungen<br />
durch die Virtuelle Inbetriebnahme.<br />
Damit ermöglicht die virtuelle Anlage<br />
deutliche Einsparungen von Kosten<br />
und Zeit.<br />
Weitere Informationen<br />
Telefon: +49 (0)3302 / 2097-0<br />
Telefax: +49 (0)3302 / 2097-111<br />
http://www.winmod.de<br />
<strong>WinMOD</strong> <strong>Report</strong> - 05.22<br />
© 2009 Mewes & Partner GmbH<br />
Alle Rechte vorbehalten. Verwendete Produktnamen und Warenzeichen sind im Besitz ihrer jeweiligen Eigentümer.