Steuerungsebenen der VIBN

Steuerungen am Simulationsmodell

Bei der virtuellen Inbetriebnahme wird die vorher erzeugte Ablaufsimulation mit der realen Steuerung verbunden. Hierfür stehen generell drei Ebenen zur Verfügung:

  • SPS- / Robotersteuerungsebene
  • Materialflussrechner ("MFR")-Ebene
  • Leitrechner-/ Produktionssteuerungsebene

Das Simulationsmodell deckt dabei immer die Ebene ab, die nicht Teil des Testaufbaus ist. Soll also z.B. die SPS-Logik überprüft werden, deckt das Modell ausschließlich die Sensor-/Aktorebene ab, bei Überprüfung der Materialflussrechner-Ebene beinhaltet das Modell zusätzlich die SPS-Logik. Mischformen in denen die SPS einzelner Anlagenbereiche vorhanden sind, sind ebenfalls möglich, fehlende Bereiche werden vom Modell übernommen.

SPS- / Robotersteuerungsebene

Hier wird das virtuelle System an die reale SPS angebunden und durch sie gesteuert. Die Aktorsignale (Steuersignale für Motoren, Öffnen/ Schließen von Ventilen, Proportionale Steuerungen von Ventilen, ...) und Steuerworte der SPS werden interpretiert und steuern das Modell. Letzteres sendet die Sensor- und Feedbacksignale (Lichtschranken, Temperatursensoren, Barcodes, Pulsgeber und Encoderwerte, Feedbacksignale der Motoren, Endschalter, ...) an die SPS zurück. Ein Unterschied zwischen Modell und realer Anlage ist für die SPS-Software dabei nicht vorhanden, das Modell verhält sich zu 100% wie die reale Anlage. So kann die SPS-Logik vor tatsächlichem Betrieb der Anlage getestet werden.

Ablauf:

  • Phase 1: Vorbereitung
    Zur grafischen Modellierung von neuen und nichtverfügbaren Anlagenkomponenten innerhalb der Simulationsplattform werden CAD-Daten aus einer frühen Phase der Konstruktion verwendet. Wenn nicht vorhanden oder nicht erforderlich, werden abstrakte Geometriebausteine eingesetzt. Je nach Projektanforderung werden SPS (real oder virtuell), Robotersteuerung, Steuerungspanel und weitere Komponenten mit dem virtuellen System verbunden. Die Programmierung erster Softwarebausteine der jeweiligen Steuerung erfolgt, Störkonturen und Funktionalität werden überprüft.
  • Phase 2: Durchführung
    Hier werden Montage bzw. Umsetzung durchgeführt. Dazu werden die bisher virtuell simulierten Komponenten (Roboter, Fördertechnik, ...) durch reale Komponenten ersetzt. Außerdem erfolgen die Verkabelung der Anlagenkomponenten und erste Funktionstests.
  • Phase 3: Auswertung
    Reale Inbetriebnahme und Auswertung. SPS- und Roboterprogrammierung werden abgeschlossen, die Anbindung von bisher noch nicht mit der Anlagensteuerung verbundenen Komponenten erfolgt. Die Steuerungssoftware ist bereits hochgradig ausgereift, nur noch wenige Eingriffe in die Programmierung sind erforderlich.

Materialflussrechner ("MFR")-Ebene

Bei der virtuellen Inbetriebnahme auf MFR-Ebene kommunizieren Materialflussrechner und Simulationsmodell auf Telegrammebene. Der MFR schickt Aufträge an das System und fragt Statusmeldungen ab. So führt der MFR beispielsweise einzelne Transportaufträge für das Lagerverwaltungssystem durch, überwacht Fördertechnikstrecken und gibt die Daten an die SPS (das Modell) weiter. Hier kann die Simulation die Steuerung jedes einzelnen automatisierten Bedien-, Förder- und auch Sortierelementes darstellen, überprüfen und ggf. vor Inbetriebnahme verbessern.

Leitrechner- / Produktionssteuerungsebene

Test des Scheduling-Systems (Kommunikation zwischen Simulationsmodell und Leitrechner auf Telegrammebene).

Voraussetzungen:

  • Abbildung der SPS-Logik innerhalb des Simulationsmodells
  • Definition einer Kommunikationsschnittstelle auf Basis von zwischen Simulator und Leitrechner ausgetauschten Telegrammen