Jun

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Beschleunigung des Planungsprozesses im Bereich der industriellen Automatisierung

Der Massenkonsum führt heute zu neuen Trends in der Produktion. Um die Produktionsanforderungen (wie Qualität, Sicherheit, Durchsatzleistung und Kosten) zu erfüllen, müssen Prozesse automatisiert werden. 

Die Prozessautomatisierung ist ein Sektor der Automatisierungswelt, der sich mit kontinuierlichen Prozessen und damit mit kontinuierlichen Prozesswerten wie Temperatur, Druck oder Durchfluss beschäftigt, im Vergleich zur Fabrikautomatisierung, bei der die Ausgangsleistung eine eigenständige Einheit wie beispielsweise ein Gehäuse oder ein Auto ist.

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Heutzutage ist es üblich, dass Fabrik- und Prozessautomatisierung zusammenarbeiten. Darüber hinaus sind die heutigen Industrieanlagen komplexe Engineering-Produkte, die eine einwandfreie Integration von mechanischen, elektrischen und Automatisierungssystemen erfordern.

Sie müssen perfekt zusammenarbeiten, um die Produktions- und Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Der klassische Engineering-Prozess beginnt mit der mechanischen Planung, gefolgt von der elektrischen Planung und endet mit der Automatisierung.

Bei diesem sequentiellen Prozess werden Planungsfehler und Inkompatibilitäten zwischen den Komponenten erst dann entdeckt, wenn die Anlage gebaut ist und die Ingenieure sie vor Ort in Betrieb nehmen. Dies kann die Engineering-Kosten erheblich erhöhen und im schlimmsten Fall die Fertigstellung des Projekts verzögern.

Zeit- und Kostenersparnis durch Simulation mittels Vorhersage von Fehlern und Prozessverhalten

Die Digitalisierung ermöglicht es Ihnen, einen digitalen Zwilling Ihrer Maschine in jedem Schritt ihres Lebenszyklus zu erstellen, von der Konstruktion über die Inbetriebnahme bis hin zum Betrieb. Mit den Simulationslösungen von Siemens PLM Software können Anwender verschiedene Arten von Produktionsanlagen (unterschiedliche Größe, Art und Zweck) modellieren.

So ermöglicht die Simulation beispielsweise Maschinen- und Elektroingenieuren, Komponenten und Systeme während der Planungsphase zu testen und zu validieren, und darüber hinaus können Automatisierungsingenieure mit der Programmierung der Anlage beginnen und den PLC-Code mit dem Feedback aus dem virtuellen Modell debuggen.

Die einzigartige Kombination von Simulationslösungen von Siemens PLM Software mit den Automatisierungsprodukten von Siemens ermöglicht es Spezialisten, die so genannte virtuelle Inbetriebnahme von Produktionsanlagen durchzuführen.

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Gemeinsam an einer neuen Lösung für Prozess- und Automatisierungsabteilungen arbeiten

Alvaro Canizares, Teil des Anlagenbaus und der Simulation bei Siemens, hat eine Schnittstelle getestet, die zwischen Simcenter Amesim, Automatisierungssystemen und Simcenter Amesim Automation Connect, einem neuen, im Simcenter Amesim verfügbaren Tool, entwickelt wurde.

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“Mein Ziel war es, mit Simcenter Amesim eine reale Prozessanlage zu modellieren, die wir in unserer Abteilung haben, und dieses Modell für die virtuelle Inbetriebnahme des Automatisierungscodes zu nutzen. Außerdem habe ich mit meinem Simulationsmodell die Sensoren der echten Anlage überwacht.

Dazu lief das Modell der Anlage auf einem Computer, während die echte Anlage in Betrieb war. Nach der Implementierung einer zusätzlichen Logik war das Modell in der Lage, einfache Sensorausfälle aus der echten Anlage zu identifizieren und diese Werte durch die entsprechenden simulierten Werte zu ersetzen. Dadurch konnte die Anlage trotz echter Sensorausfälle ihre Funktionsfähigkeit erhalten.”

Von der Entwicklung bis zum einsatzbereiten Werkzeug

Alvaro erklärt uns, wie er vorgegangen ist, um dieses im Simcenter Amesim verfügbare Tool zu entwickeln:

“Ich habe Simcenter Amesim benutzt, um mechanische und hydraulische Komponenten der Anlage zu modellieren. Ziel war es, ein Modell im Simcenter Amesim zu haben, das das Verhalten der echten Anlage so nah wie möglich simulieren kann, um es parallel und in Echtzeit zur echten Anlage laufen zu lassen.

 

Bei der Simulation einer echten Prozessanlage habe ich die Simulation mit der PLC verbunden. Ich konnte den Automatisierungscode debuggen, die Steuerstrategien verbessern und echte Sensoren überwachen. Die Arbeit war ein Machbarkeitsnachweis für den Einsatz von Simcenter Amesim im Bereich der virtuellen Inbetriebnahme und Soft-Sensoren.”

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“Soft-Sensoren oder virtuelle Sensoren liefern eine Rückmeldung der echten Anlage basierend auf einer Simulation. Sie existieren nicht physisch, aber sie können Informationen liefern, die echte Sensoren nicht messen können, und sie können auch zur Überwachung von echten Sensoren verwendet werden.”

Bereitstellung einer Standardlösung für die virtuelle Inbetriebnahme

Alvaro sagt, dass das Automation Connect Tool eine Schnittstelle zwischen Simcenter Amesim und anderen Tools von Drittanbietern darstellt, sobald ein Modell mit Simcenter Amesim erstellt wurde. Für virtuelle Inbetriebnahmezwecke können Anwender Software- (SiL) oder Hardware-in-the-Loop (HiL) durchführen, die Simcenter Amesim mit einer emulierten (SiL) oder echten (HiL) PLC verbinden.

Die PLC sendet Steuersignale an das Modell und das Modell sendet die Rückmeldung (Sensorwerte) an die PLC.

Daher können Sie mit Simcenter Amesim nicht nur Ihr System planen, analysieren und dimensionieren, sondern Sie können dieses Modell auch für die virtuelle Inbetriebnahme verwenden und eine softwarebasierte Methode an die Automatisierungsabteilung liefern, um den PLC-Code zu programmieren und zu testen.

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“Die virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht es den Kunden, mit Simulationsmodellen den Prozessablauf zu testen sowie den PLC-Code zu debuggen und zu optimieren. Für Kunden, die bereits Siemens PLM-Simulationssoftware für die Planungsphase einsetzen, ermöglicht sie eine tiefere Integration von Digitalisierungstools in späteren Engineering-Phasen wie der Inbetriebnahme.  Für Neukunden könnte es ein potenzieller Grund sein, sich für Siemens PLM-Lösungen zu entscheiden und diese mit Siemens Automatisierungsprodukten zu kombinieren”, erklärt Alvaro.

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Artikel entnommen aus, https://community.plm.automation.siemens.com/t5/Simcenter-Blog/What-s-new-in-automation/ba-p/488422, herausgegeben von

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