Digitale Zwillinge: Wie man sie auch ohne Spezialwissen aufbauen kann

Die ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH zeigt auf der Messe SPS die neue Version einer offenen Simulationsplattform für digitale Zwillinge und virtuelle Inbetriebnahme.

Anwender dieser Plattform – insbesondere im Anlagen- und Maschinenbau – sollen dadurch die Time-to-Market signifikant verkürzen und die Inbetriebnahmezeit um bis zu 90 Prozent reduzieren können. Auch Betreiber der Anlagen könnten von dieser Plattform profitieren, auf der Hersteller die sogenannten Schattenanlagen für die produktionsbegleitende Optimierung und Service-Unterstützung als Mehrwert anbieten können. Mittels einer neuen intuitiven Anwenderoberfläche lässt sich die Anlagensimulation hierbei in 3D aus einer herstellerübergreifenden Komponentenbibliothek konfigurieren. Immer mehr Produzenten stellen neben den realen auch die virtuellen Komponenten bereit, um ihren Kunden die digitale Transformation zu erleichtern. Mit der Weiterentwicklung von ISG-dirigent steht darüber hinaus ein Werkzeug zur Verfügung, das notwendige, heute noch manuell ausgeführte Tests automatisieren und somit die Steuerungssoftwarequalität in Verbindung mit den digitalen Zwillingen bereits frühzeitig optimieren hilft. Zudem präsentiert ISG in Nürnberg die neueste Version des Steuerungskernels ISG-kernel, der dank Multikanaltechnik die synchrone Ansteuerung von Maschinen- und Roboterachse ermöglicht.

Systemplattform für digitale Zwillinge und virtuelle Inbetriebnahme

Durch den technologisch neu umgesetzten Plattformgedanken in der Version 2.8 des Simulationssystems ISG-virtuos lassen sich digitale Zwillinge nahtlos von Modell- über Software- bis zu echtzeitdeterministischen Hardware-in-the-Loop-Simulationen aufbauen und nutzen. Auf Basis dieser offenen Plattform mit standardisierten Integrationsmechanismen für virtuelle Komponenten in Bibliotheken, mit virtualisierten Steuerungen diverser Hersteller sowie spezialisierten Simulationslösungen von Drittanbietern lassen sich kundenspezifisch optimierte Simulationslösungen entwickeln. Dank der intuitiven Konfigurationsoberfläche in 3D und vorhandener Komponentenbibliotheken können auch „normale“ Anwender die Plattform unkompliziert nutzen – Spezialwissen wird in dieser Projektierungsphase nicht benötigt.

Digitale Zwillinge: Hardware-in-the-Loop-Simulation erlaubt Aussagen zur Performance

„Bei der Neugestaltung dieser Systemplattform haben wir eng mit führenden Anwendern aus dem Automotive-Bereich und Herstellern von Holzbearbeitungssystemen und Steuerungstechnik zusammengearbeitet“, erklärt Dr.-Ing. Christian Daniel, Business Manager Simulation Technology bei der ISG. „Komponentenhersteller und Dienstleister nutzen zunehmend unser SDK C++, um Simulationsmodelle für intelligente Komponenten wie Antriebe, RFID- oder Dichtheitsprüfgeräte zu erstellen und den Anwendern als wiederverwendbare Bausteine in der Plattformbibliothek zum Aufbau virtueller Systeme anzubieten. Das Alleinstellungsmerkmal im Bereich der deterministischen Steuerungsechtzeit haben wir zudem weiter ausgebaut – mit neuen Bibliotheksbausteinen, die es ebenfalls ermöglichen, Steuerungstechnik im Feldbustakt mit deterministischem Verhalten zu prüfen.“ Der Systemtest an einem digitalen Zwilling als Hardware-in-the-Loop-Simulation gestattet exakte, auf den Feldbus-Takt von beispielsweise 1 ms genaue Aussagen zur Performance unter Berücksichtigung aller Komponenten und Baugruppen inklusive der Störsituationen von Baugruppen – bis hin zur Fabriksimulation.

Voll automatisierte Testabläufe optimieren Qualität der Steuerungssoftware

Durch die Automatisierung von Testabläufen mit ISG-dirigent lässt sich darüber hinaus die Qualität der Steuerungssoftware in Verbindung mit den digitalen Zwillingen bereits frühzeitig optimieren. Mit diesem, auf der letzten SPS erstmalig präsentierten Test-Automatisierungswerkzeug (TAW) können Maschinen- und Anlagenbauer zahlreiche automatisierte Komponenten-, Integrations- und Systemtests in Verbindung mit digitalen Zwillingen an realen Steuerungen durchführen. Bislang waren die Kunden bei der Auswahl ihrer CNC-/PLC-Steuerungen jedoch auf die Siemenssteuerungen Sinumerik 840D sl und Simatic S7 beschränkt. „Ab sofort ist unser System hier viel flexibler“, sagt Dr.-Ing. Gerhard Krebser, Entwicklungsleiter ISG-dirigent. „Die Kunden können nun auch auf Beckhoff- (CNC und PLC) und Fanuc-Steuerungen (CNC) zurückgreifen. Der Aufbau einer kompletten, herstellerunabhängigen Bibliothek für CNC-Steuerungen macht gute Fortschritte“, so Krebser weiter.

Synchrone Ansteuerung von Maschinen– und Roboterachsen

Darüber hinaus ist die neueste Version des ISG-kernel Bestandteil des Messeauftritts. Mit einer einzigen Steuerung lassen sich durch 24 Kanäle bis zu 24 Maschinen- und Roboterkinematiken parallel und synchron bewegen. Die Offenheit von ISG-kernel erlaubt es Anwendern, die Lösung kontinuierlich zu erweitern, an eigene Anforderungen bedarfsgerecht anzupassen und einfach in ihr Produktionsumfeld zu integrieren. „Roboter und Werkzeugmaschine wachsen immer weiter zu hybriden Anlagen zusammen und bearbeiten gemeinsam Bauteile“, sagt Roland Beeh, Leiter der Kernel-Entwicklung bei ISG. „Es ist naheliegend, ihnen dafür eine gemeinsame Sprache zu geben und Anwender damit in die Lage zu versetzen, alle Systeme zeitgleich und ohne Sprachbarriere anzusprechen.“

Weitere Informationen: https://www.isg-stuttgart.de/de/portal.html

Mehr zur virtuellen Projektierung von Anlagen erfahren Sie hier.

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