Virtuelle Inbetriebnahme mit der RF::Suite und PLCnext Technology

Digitaler Zwilling für die komplette Automatisierung

Im Zuge der Digitalisierung von Produktionsprozessen ist der digitale Zwilling in aller Munde. Im Kontext der deutschen Initiative Plattform Industrie 4.0 wird er oftmals mit der Asset Administration Shell (AAS) gleichgesetzt. Ein digitaler Zwilling kann aber mehr als eine AAS sein. Wird das Interagieren der einzelnen Komponenten einschließlich ihres Verhaltens simuliert, erhält der Anwender das digitale Abbild einer kompletten Automatisierungsapplikation.

Virtuelles Training

Durch die weitere Nutzung während des Anlagenbetriebs bietet der digitale Zwilling des Fertigungsprozesses über die virtuelle Inbetriebnahme hinaus zusätzliche Vorteile. Er lässt sich beispielsweise zur Unterweisung des Bedien- und Wartungspersonals einsetzen. Die Mitarbeiter eignen sich hier durch integrierte Lernmethoden im virtuellen Schulungssystem erste Erfahrungen an, noch bevor sie das erste Mal an der realen Anlage tätig sind. Die Realitätsnähe ist zwar unerlässlich, kann aber heute unabhängig von der Steuerungshardware des Produktionssystems sichergestellt werden, sofern die tatsächliche Steuerungslogik zur Anwendung kommt.

PLCnext Technology

Hinter der PLCnext Technology von Phoenix Contact verbirgt sich ein offenes Ecosystem für aktuelle und zukünftige Automatisierungsanforderungen. Es kombiniert Automatisierungsaufgaben und IIoT-Ansprüche in einem Gerät. Abgesehen von der Steuerungshardware umfasst es die modulare Softwareplattform PLCnext Engineer, den digitalen Marktplatz PLCnext Store, die informative PLCnext Community sowie die Option einer systemischen Cloud-Integration. Die Firmware-Architektur setzt auf Linux auf und ermöglicht dem Anwender die Nutzung von IEC61131-3-Code sowie von zahlreichen Hochsprachen – etwa C, C++ und C# – und Regelalgorithmus-Modellen aus Matlab Simulink zum Ablauf im Echtzeitkontext einer deterministisch arbeitenden SPS. Ein Steuerungsprogramm kann dabei aus lediglich einer oder einem beliebigen Zusammenspiel der aufgelisteten Programmiersprachen bestehen. Die Anwender entwickeln also in der von ihnen präferierten Umgebung, was die Codeerstellung deutlich beschleunigt. Darüber hinaus erlaubt die PLCnext-Plattform eigene Erweiterungen der Anwender um Linux-basierte Komponenten wie ein Datenmanagement oder zusätzliche Kommunikationsprotokolle. Auch diese funktionalen Erweiterungen lassen sich in verschiedenen Programmiersprachen – zum Beispiel Python oder Java – sowie mit unterschiedlichen Technologien umsetzen: vom Einsatz von Open-Source-basierten Programmen bis zur Ausführung von Container Images.

Hardware-in-the-Loop-Konzept (HiL)

Im Rahmen einer virtuellen Inbetriebnahme bieten sich verschiedene Möglichkeiten der Steuerungsrealisierung an. In der Vergangenheit wurde vermehrt ein Hardware-in-the-Loop-Konzept (HiL) genutzt, in dem eine reale Hardwaresteuerung zur Anwendung kommt. In einem solchen Konzept wird die physikalische Steuerung, die das zu simulierende und zu testende Anwenderprogramm zum Ablauf bringt, mit einem virtuellen Automatisierungssystem verbunden. Auf diese Weise sollen ungewolltes Verhalten korrigiert, mögliche Optimierungspotenziale erkannt und die Funktion des Produktionssystems sichergestellt werden. Damit beide Systeme gut miteinander interagieren können, ist eine nahtlose Kopplung ohne weiteren Programmieraufwand notwendig. Mit der RF::Suite werden dazu alle erforderlichen Informationen aus dem PLCnext Engineer Projekt ausgelesen, um dann die passende Simulation des projektierten physischen Systems generieren zu können.

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