Virtuelle Inbetriebnahme von Sondermaschinen unter Verwendung von Simscape Methoden
Dennis Preljevic, Achenbach Buschhütten
Roger Feist, Achenbach Buschhütten
Aufgrund der hohen Komplexität von Walzwerksanlagen ist es nicht möglich, die Maschinen schon während der Herstellung einem vollständigen Funktionstest zu unterziehen. Die Mechanik sowie die Steuerungs- und Regelungsprogramme können erst während der Inbetriebnahme getestet und auf ihre korrekte Funktionsweise überprüft werden. Treten während der Inbetriebnahme Fehler auf, ist es aufgrund der internationalen Kundenstandorte oftmals schwierig, schnell zu reagieren. Steigende Kosten sowie längere Inbetriebnahmezeiten sind die Folge.
Um das Fehlerrisiko zu minimieren, wird ein digitaler Zwilling der Anlage erstellt. Dieser ermöglicht es, Automatisierungsprogramme parallel zur laufenden Entwicklung der Mechanik zu testen und so gleichzeitig die Lieferzeit zu verkürzen und die Fehlerwahrscheinlichkeit an der realen Maschine zu senken.
Die Achenbach Buschhütten GmbH & Co KG erstellt den digitalen Zwilling auf Basis der 3D CAD Konstruktionsdaten und integriert diese in Simulink® mit Hilfe der Simscape Multibody™. Die in den Konstruktionsdaten vorhandenen Schwerpunkts- und Massenträgheitsdaten ermöglichen ein exaktes Abbild der Starrkörpermechanik. Weitere Simscape™ Toolboxen gestatten es, das mechanische Modell, bspw. um hydraulische Komponenten zu erweitern. Durch die hohe Flexibilität der Toolboxen lässt sich der Fokus der Simulation auf die jeweilige Problemstellung anpassen. Das physikalische Modell wird mit Hilfe der MATLAB® und Simulink Coder™ auf eine Steuerung kompiliert und läuft dort in Echtzeit. Das bietet den Vorteil, dass die Schnittstellen der Steuerungsprogramme zu der virtuellen und der realen Maschine identisch sind.
Die Komplettierung des Modells erfolgt durch Ergänzung von Sensorfunktionen und Kollisionsmechanismen wiederum unter Verwendung der 3D Konstruktionsdaten. Eine für diesen Zweck optimierte Rendering-Engine bildet die Geometriedaten ab und kommuniziert über eine UDP Verbindung mit der Steuerung.
Aufgezeichnet: 25 Jun 2018
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