Report Factory-Automation - WinMOD

SIMATIC
S7 - 400
F1
F3
F5
F7
RUN-P
RUN
STOP
MRES
Siemens COROS OP 25
K1
SIMATIC
S7 - 400
F9 F10 F11 F12 F13 F14 K2
K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10
F2
F4
F6
F8
A B C D E F
7 8 9
G H I J K L
4 5 6
M N O P Q R
1 2 3
S. T U
Y Z
A-Z
i
HELP
V
0
INS
DEL
A-Z
W X
+/-
+
ESC
ACK
ENTER
WinMOD Report - 05.22
WinMOD Ò
Mewes & Partner
Software Testing and Process Simulation with WinMOD
Inbetriebnahme realer Steuerungen an virtuellen Anlagen
· kurze reale Inbetriebnahme durch frühzeitige Prüfung
· schneller Anlagenanlauf
· hohe Verfügbarkeit der Anlagen
Die Inbetriebnahme ist die kritische Phase in der Entstehung einer Anlage.
Hier zeigt sich, ob alle Komponenten korrekt zusammenspielen.
Die Inbetriebnahme lässt sich durch vorhergehende Tests entschärfen. Für
die Automatisierungssoftware war dies allerdings bisher schwierig, da sie
mit einerAnlage getestet werden muss, die noch nicht verfügbar ist.
Eine Lösung bietet die Virtuelle Inbetriebnahme. Dabei wird das reale
Steuerungssystem an eine simulierte virtuelle Anlage angeschlossen. Die
virtuelle Anlage zeigt das relevante Verhalten der realen Anlage und
ermöglicht so realitätsnahe Tests. Mit über 15 Jahren Erfahrung im Bereich
virtuelle Anlagen und dem WinMOD Real-Time Simulation Center for
Automation verfügen Mewes & Partner hier über umfangreiches Know-
How, optimierte Werkzeuge und fortschrittliche Kompetenz.
Vorbereitung der realen
Inbetriebnahme
Factory-Automotion: Virtuelle Inbetriebnahme
im Automotive Rohbau mit Robotersimulation
Bei der Inbetriebnahme einer
Anlage wirken ihre Komponenten
erstmalig vollständig zusammen,
so dass hier die größte Komplexität
entsteht. Dies geschieht unter
hohem Kostendruck in engem
zeitlichem und räumlichem
Rahmen. Eine vorab durchgeführte
Virtuelle Inbetriebnahme des Steuerungssystems
an einer simulierten
virtuellen Anlage verkürzt die
reale Inbetriebnahme deutlich.
Ein leistungsfähiges System zur
Virtuellen Inbetriebnahme, wurde
von Mewes & Partner mit dem
WinMOD-System und der Rücker
EKS GmbH mit dem INVISION-
System entwickelt (Bild 1).
Kopplung der realenSteuerungstechnik
mit der virtuellenAnlage
Die Virtuelle Inbetriebnahme muss
aussagekräftig sein. Dazu muss sie
unter möglichst realitätsnahen
Bedingungen stattfinden.
Deshalb wird das reale Steuerungssystem
mit der originalen
Software für die Anlage an die
simulierte virtuelle Anlage gekoppelt.
Dabei ist die Schnittstelle der
Steuerung zur virtuellen Anlage
identisch mit der Schnittstelle zur
realen Anlage. So kann die Steuerungssoftware
ohne Änderungen
auf die reale Anlage übertragen
werden (Bild 2).
Die SPS-Systeme und die darüber
liegende Leitebene lassen sich
daher als Hardware direkt mit
WinMOD koppeln. Als Schnittstelle
dient das verwendete Feldbussystem.
Dazu stellt WinMOD
Konfigurationen zur Verfügung.
Eine solche WinMOD-Konfiguration
CPU
Elektrik &
Steuerung
besteht aus der PC-Einsteckkarte
für das Bussystem und der
Treibersoftware. Sie emuliert die
I/Os der Busbaugruppen mit dem
Signalabbild der realenAnlage.
Dadurch wird die reale Buskonfiguration
in die Virtuelle Inbetriebnahme
einbezogen und getestet.
WinMOD-Konfigurationen für Busankopplungen
sind verfügbar unter
a n d e r e m f ü r P R O F I N E T,
PROFIBUS, INTERBUS, Ethernet
IP, TCP/IP, Modbus, etc.
Alternativ bietet WinMOD Konfigurationen
für virtuelle SPSen, die als
reine Softwareversionen kostengünstig
auf einem PC laufen.
Die Anbindung von SPS-Systemen
ist praktisch unbeschränkt möglich
wie beispielsweise für ABB, Allen-
Bradley, Beckhoff, Mitsubishi,
Phoenix Contact, Siemens,
Schneider und viele andere. Die
Einbindung der Robotersteuerungen
erfolgt über das INVISION-
System von Rücker EKS. Dazu
werden aus den, für die Anlage
bestimmten, Roboterprogrammen
relevante Daten und Abläufe
extrahiert und vom INVISION-
System ausgeführt.
Planung
Mechanik &
Konstruktion
Bild 1: WinMOD und INVISION verbinden bei der Virtuellen Inbetriebnahme
Elektroplanung und Mechanikkonstruktion.

eale Anlage
Bild 2: Die virtuelle Anlage simuliert das Verhalten der realen Anlage
auf der Ebene des Signalabbilds. Dadurch kann direkt von der
virtuellen Anlage auf die reale Anlage 'umgeschaltet' werden.
Der Weg zur virtuellen Anlage
Die virtuelle Anlage muss die
Eigenschaften der realen Anlage
wiedergeben und zugleich wirtschaftlich
erstellbar sein. Das erfordert
effiziente Methoden zur Entwicklung
und Nutzung. Die virtuelle
Anlage entsteht aus virtuellen
Komponenten für Antriebe, Messeinrichtungen
etc..Die virtuellen
Komponenten haben die gleichen
Ein- und Ausgangssignale, wie im
Signalabbild der realen Anlage. Die
virtuellen Komponenten werden
konfiguriert und in Bibliotheken
abgelegt.
Die virtuelle Anlage wird dann aus
den Komponenten-Bibliotheken
zusammengestellt, wie die reale
Anlage aus realen Komponenten.
Dies geschieht anhand vorhandener
Planungs- und Konstruktionsdaten
weitgehend automatisch.
virtuelle
Test- und Dokumentationsmittel
Ausnahme- und Fehlerfälle werden
durch das Forcen von Signalwerten
simuliert. Dies geschieht manuell per
Mausklick oder automatisch durch
die skriptgesteuerte Force-Machine.
Scripte werden durch Mitschreiben
von Simulationen erstellt, als
Textdatei editiert oder aus externen
Daten generiert. Mit der Force-
Machine werden Tests systematisch
reproduziert, Testszenarien erzeugt
und Störungsabläufe durchgespielt.
Der WinMOD-Recorder protokolliert
Mewes & Partner GmbH
Neuendorfstr. 15 · 16761 Hennigsdorf
e-mail: WinMOD@Mewes-Partner.de
Winmod_report_05.22_
de.cdr
reales
Signal-
Abbild
virtuelle Anlage
Signalverläufe zu Dokumentationsund
zu Analysezwecken.
Die Kombination der WinMOD-
Force-Machine mit dem WinMOD-
Recorder ermöglicht systematische,
dokumentierte Vorgehensweisen,
zurAbstimmung und Kommunikation
der Entwickler untereinander und
dem Nachweis zwischen Auftraggeber
und Auftragnehmer.
Testen und Optimieren mit
WinMOD und INVISION
Bei der Virtuellen Inbetriebnahme
ergänzen sich WinMOD und
INVISION (Bild 1). WinMOD übernimmt
die funktionale Simulation
des Anlagenverhaltens in Echtzeit
und die SPS-Integration. INVISION
übernimmt die 3D-Visualisierung
und die Robotersimulation. Beide
Systeme laufen in Echtzeit und
simulieren und visualisieren die
Anlage. Die Steuerungssoftware
und die virtuelle Anlage
werden dann in Betrieb genommen
und getestet, Korrekturen werden
durchgeführt.
Nach Abschluss der Virtuellen
Inbetriebnahme wird die Steuerungssoftware
an die reale Anlage
übertragen. Durch die Verwendung
des realen Signalabbilds für die
virtuelle Anlage geschieht dies mit
minimalem Aufwand ohne Änderungen
der Steuerungstechnik (Bild 2).
Durch die Vorbereitung der
Virtuellen Inbetriebnahme wird die
reale Inbetriebnahme erheblich
verkürzt.
Vorteile durch virtuelle Anlagen
Der Einsatz virtueller Anlagen bietet
für die Inbetriebnahme von Anlagen
eine Vielzahl von Vorteilen:
1.Für eine durchgängige Nutzung
wird die virtuelle Anlage bereits bei
der Entwicklung der Automatisierungssoftware
eingesetztermöglicht
entwicklungsbegleitende
Tests zur Qualitätssicherung.
2.Bei der realen Inbetriebnahme
arbeitet die Anlagensteuerung zum
ersten Mal mit der Anlage zusammen.
Auftretende Hard- und
Softwareprobleme müssen dabei an
der realen Anlage gefunden und
behoben werden. Die Virtuelle
Inbetriebnahme zeigt viele dieser
Probleme bereits im Vorfeld an der
virtuellen Anlage.
3. Die Geräte der Anlage arbeiten
zum ersten Mal zusammen. Hier
können bei Schnittstellen oder
Abläufen Probleme auftreten. Die
virtuelle Anlage zeigt diese bereits
vor dem Aufbau der realen Anlage,
so dass sie frühzeitig behoben
werden können.
4.Während der Inbetriebnahme
steht nur eine einzige Anlage zur
Verfügung. Virtuelle Kopien der
Anlage ermöglichen parallele Arbeit
und entlasten die Baustelle.
5.Das Bedienpersonal wird an der
realen Anlage trainiert. Die virtuelle
Anlage ist aber ein kostengünstiger
Trainingssimulator. Dort wird das
Personal schon vor der realen
Inbetriebnahme trainiert.
6. An der bereits produktiven Anlage
müssen Produktvarianten eingefahren
werden. Die Anlage ist jedoch
durch Produktion und Instandhaltung
belegt. Die Virtuelle Inbetriebnahme
verkürzt die benötigte
Zeit an der realenAnlage deutlich.
7.Optimierungen benötigen die reale
Anlage und werden daher oft
verschoben oder gar unterlassen.
Die virtuelle Anlage erlaubt aber
auch umfangreiche Optimierungen
durch die Virtuelle Inbetriebnahme.
Damit ermöglicht die virtuelle Anlage
deutliche Einsparungen von Kosten
und Zeit.
Weitere Informationen
Telefon: +49 (0)3302 / 2097-0
Telefax: +49 (0)3302 / 2097-111
http://www.winmod.de
WinMOD Report - 05.22
© 2009 Mewes & Partner GmbH
Alle Rechte vorbehalten. Verwendete Produktnamen und Warenzeichen sind im Besitz ihrer jeweiligen Eigentümer.