Erweiterte Simulation von SPS-Funktionen

Komplexe Automatisierungslösungen schneller anpassen

Erweiterte Simulation
von SPS-Funktionen

Die Version 14 des Engineering Frameworks TIA Portal bietet erweiterte und flexiblere Möglichkeiten zur Simulation von Steuerungsfunktionen. Dadurch lässt sich das Verhalten eines Controllers sowohl mit mehreren und verteilten Instanzen wie auch im Applikationskontext simulieren und testen. Maschinenbauer reduzieren damit Fehlerrisiken, verbessern die Projektqualität und gestalten das Engineering effizienter.

Eine eigene Bedienoberfläche erleichtert dem Anwender das Einrichten und Verwalten der Simulationsinstanzen von PLCSIM Advanced. (Bild: Siemens AG)

Eine eigene Bedienoberfläche erleichtert dem Anwender das Einrichten und Verwalten der Simulationsinstanzen von PLCSIM Advanced. (Bild: Siemens AG)


Jede Neu- oder Weiterentwicklung stellt Maschinenbauer vor die Aufgabe, bestmögliche Ergebnisse sowohl in kürzester Zeit wie auch zu niedrigen Kosten zu liefern. Dabei steigt fast überall der Anteil der Automatisierungstechnik und der damit realisierten Funktionen weiter. Maschinenbauer brauchen daher leistungsfähige Instrumente, um die Funktionen zu erproben, zu verbessern und zu validieren, und das idealerweise schon im Engineering per Simulation, also ohne dafür diverse Prototypen aufzubauen. Das Ganze muss zugleich schnell und aufwandsarm ablaufen, ohne die entwickelten SPS- oder HMI-Programme für die Simulation extra anzupassen. Mit der Version TIA Portal V14 hat Siemens sein Framework verbessert und fortgeführt, wie beispielsweise die Funktion PLCSIM zur schnellen logischen Validierung von SPS-Bausteinen und -Programmen zeigt. Die aktuelle Version unterstützt die Simulation der dezentralen Peripherie eines Projekts sowie weitere Steuerungstypen und ist performanter als in der Vorgängerversion. Neben Excel-Tabellen lassen sich nun auch Aufzeichnungen eines CPU-Traces als Testsequenz importieren, anpassen und somit reale Anlagendaten komfortabel im Labor analysieren. Eine weitere etablierte Grundfunktion ist die integrierte HMI-Simulation, womit sich Bedienoberflächen ohne zusätzlichen Aufwand konzeptionell testen lassen. Im Fokus stehen dabei die richtige Anordnung von Bedienelementen und die SPS-Verknüpfungen. Die Basics vereinfachen die Programmvalidierung im Vergleich zum klassischen Hardware-Test, da keine reale Steuerung, kein HMI-Gerät und keinerlei zusätzliche Testaufbauten nötig sind.

Simulation per virtuellem Controller

Deutlich anspruchsvoller gestaltet sich eine Simulation, wenn komplexe Zusammenhänge, wie z.B. die Interaktion und die Kommunikation mehrerer vernetzter Controller oder Webserverfunktionen zu überprüfen sind. All dies ermöglicht und vereinfacht Option Simatic S7-PLCSIM Advanced, eine PC-basierte virtuelle Version der Simatic S7-1500F/T. Der virtuelle Controller unterstützt alle Hardware-SPSen der Baureihe, einschließlich Motion-Control- und Safety-Funktionen. Damit lassen sich einfache wie komplexe Aufgaben und Zusammenhänge ohne Veränderungen am SPS-Programm simulieren. Der Anwender hat so die Möglichkeit, beispielsweise ohne großen Aufwand mit Step 7 im TIA Portal Anlagenmodelle zu erstellen und Zeitabläufe sowie Verschaltungen zu testen. Er kann das Applikationsumfeld in einem Step 7-Programm nachbilden und somit das Controller-Verhalten im Zusammenspiel mit I/O-Signalen untersuchen. Neu ist, dass auch der Datenaustausch über Mechanismen wie Webserver, OPC-UA- und S7-Kommunikation simulierbar ist. Know-how-geschützte Programmbausteine lassen sich ebenfalls in die Simulation einbeziehen.

Offenheit durch eigenes API

Je größer der simulierbare Anteil einer Maschine ist, umso mehr Planungssicherheit erlangt der Maschinenbauer beizeiten. Voraussetzung für das Einbeziehen des Umfelds in die SPS-Simulation ist eine offene Architektur. Sie hat Siemens mit einem öffentlichen Application Programming Interface (API) geschaffen, über das sich auch sogenannte Co-Simulationssysteme einfach in die Simulation mit S7-PLCSIM Advanced einbeziehen lassen. Dabei handelt es sich um externe Modelle, die das Verhalten von Anlagen oder Teilen davon abbilden und autark simulieren. Das API ermöglicht damit die Integration von S7-PLCSIM Advanced in etablierte wie zukünftige Simulationsplattformen. Das sind z.B. Simulationssysteme zur Validierung von Produktions- bzw. Materialfluss-Lösungen oder von mechatronischen Komponenten, Baugruppen oder vollständigen Fertigungszellen. Siemens bietet auch dafür verschiedene Lösungen an. Das API ermöglicht aber ebenfalls die Kommunikation mit Systemen anderer Hersteller. Mit entsprechend angepassten Softwaremodellen für die Systeme ist eine ganzheitliche Simulation der Anlage inklusive Automatisierung möglich. Das ist in jedem Fall flexibler, schneller und in der Regel auch kostengünstiger, als einen Prozess real aufzubauen und diesen sukzessive zu verbessern. Darüber hinaus haben Anwender die Möglichkeit, eigene, in Hochsprachen wie C++ und C# programmierte Simulationsmodelle anzubinden und individuelle Software-in-the-Loop-Tests zu absolvieren. Sie passen die Simulation flexibel und präzise an ihre spezifischen Anforderungen an und definieren automatisierte Logiktests.

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Siemens AG
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