Virtuelle Inbetriebnahme­ einer Chargiereinrichtung

Die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) ermöglicht Automatisierungslösungen anhand eines virtuellen Abbildes der Anlage vorab zu testen. Auch wenn die Anlage erst im Aufbau und somit für den Automatisierungstechniker noch nicht verfügbar ist, kann so bereits sehr früh die Implementierung der Steuerungssoftware vollkommen risikolos getestet werden. Tätigkeiten lassen sich somit parallelisieren, wodurch die Entwicklungszeit verkürzt und die Qualität erhöht wird. Aber auch Verzögerungen auf der Baustelle oder in der Beschaffung von benötigten Komponenten können durch die virtuelle Inbetriebnahme abgefedert werden.

Virtuelle Inbetriebnahme einer Chargiereinrichtung

In einem Projekt mit der Firma Ebner Industrieofenbau wurde die neu entwickelte vollautomatisierte Chargiereinrichtung der Haubenofenanlage HICONSABER mit LCM virtuell in Betrieb genommen. Eingesetzt wurde hierbei die Software iPhysics der Firma Machineering. Die Kopplung mit gängigen CAD-Werkzeugen erlaubt die Übernahme der Anlagengeometrie in das VIBN-Tool iPhysics auf Knopfdruck und ermöglicht das Nachziehen von Anpassungen ohne Zusatzaufwand.

Bild: Übernahme der CAD-Daten ins VIBN-Tool.

Nach der Kinematisierung der einzelnen Achsen und Koppelarme der Chargiereinrichtung sowie der Konfiguration der verwendeten Laser-Distanzsensoren im virtuellen Abbild konnten schnell erste Ablaufsimulationen vom Haubentransport durchgeführt werden. Die korrekte Ausrichtung der Sensoren, Achsen und Koppelarme konnte so in beliebigen Konfigurationen und bei der Bewegung unterschiedlicher Hauben überprüft werden.

Kopplung mit der Steuerung

Für die Kommunikation mit der Steuerung wurden die benötigten Signale in iPhysics in der entsprechenden Form aufbereitet und entsprechende Verhaltensmodelle für die Antriebe eingebettet. Verhaltensmodelle können entweder aus der verfügbaren Antriebsbibliothek gewählt oder, wie in diesem Projekt von LCM durchgeführt, selbst implementiert werden, um spezielle Funktionen zu realisieren.

Die für die virtuelle Inbetriebnahme notwendige Kopplung mit der Steuerung ist in iPhysics mit allen gängigen Steuerungsherstellern möglich und wurde bei dieser Chargiereinrichtung mit PLCSim Advanced von Siemens durchgeführt. Nachdem der Steuerungscode aus der Projektierumgebung TIA-Portal auf die Soft-SPS PLCSim geladen und das virtuelle Bedienungs-Panel gestartet wurde konnte die Anlage mit derselben HMI-Bedieneransicht gesteuert werden, welche später auch in der Realität eingesetzt wurde.

Bild: Soft-SPS PLCSim Advanced, virtuelles Bediener-Panel, virtuelles Abbild der Chargiereinrichtung im VIBN-Tool.

Die Steuerung des virtuellen Abbilds der Anlage wurde so mit jenem Steuerungscode durchgeführt, welcher auch auf der realen Anlage implementiert wurde. Abhängigkeiten in den Schrittketten, das Zusammenspiel von unterschiedlichen Sensoren, die Umschaltung zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi konnten so bereits vorab im Detail überprüft werden, ohne auf die Verfügbarkeit der realen Anlage angewiesen zu sein.

Bild: Detailbetrachtungen einzelner Situationen.

Nutzen der virtuellen Inbetriebnahme

Der Nutzen der mit LCM durchgeführten virtuellen Inbetriebnahme war in diesem Projekt klar ersichtlich – Reduktion von Entwicklungszeit und Kosten. Inzwischen läuft die Haubenofenanlage HICONSABER von Ebner Industrieofenbau zu vollster Zufriedenheit auch beim Kunden. Damit ist der Einsatz des in diesem Projekt aufgebauten digitalen Zwillings aber noch nicht beendet. Bei Folgeprojekten können damit Adaptionen und Erweiterungen in Konstruktion wie auch Software schnell und risikolos überprüft und Anlagenbediener geschult werden.

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