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Modellbasiertes Engineering und digitale Zwillinge

Bei der Programmerstellung von speicherprogrammierten Steuerungen werden Steuerbefehle und Sollwerte für die Aktoren in ihrer zeitlichen Reihenfolge so angelegt, dass in der Maschine oder Anlage die gewünschten Bewegungsabläufe auftreten. Das SPS-Programm stellt damit eine abstrakte Umsetzung von Bewegungsabläufen dar. Die Transformation von Maschinen- und Anlagenfunktionen in SPS-Programme ist die Aufgabe des Elektrokonstrukteurs. Die Programmierung, Inbetriebsetzung und Pflege von Steuerungsprogrammen ist ein zeitaufwändiger und kostenintensiver Prozess, der sehr stark von den konkreten Erfahrungen und Kenntnissen des ausführenden Elektrokonstrukteurs abhängt. Es ist deshalb naheliegend, den Prozess der SPS-Programmerstellung in Zukunft ebenfalls zu automatisieren und die entstehenden Programme zu vereinheitlichen.

 

 

Die Idee des modellbasierten Engineerings besteht darin, eine Maschine oder Anlage während der mechanischen Konstruktion auch dynamisch zu simulieren. Dazu wird ein entsprechendes 3D-Modell, ein so genannter "Digitaler Zwilling" erstellt. Mit ihm erfolgt eine virtuelle Inbetriebsetzung am PC. Ist diese abgeschlossen und sind alle Elemente und Abläufe optimiert, erfolgt quasi die "Materialisierung" des digitalen Zwillings in eine reale Maschine oder Anlage. Dabei werden aus den Daten des Modells vollautomatisiert die Hardwarekonfiguration der Automatisierungslösung als auch die erforderlichen SPS-Programme erstellt. Die "Programmierung" erfolgt also implizit während des mechanischen Entwurfs und der mechanischen Optimierung der Maschine oder Anlage am PC.