Schwerpunkte

Mit Matlab/Simulink und PLCnext Engineer

Modellbasierte Entwicklung für Industrie 4.0

07. Juni 2021, 16:30 Uhr   |  Andreas Knoll

Modellbasierte Entwicklung für Industrie 4.0
© Phoenix Contact

Modellbasierte Entwicklung mit Matlab/Simulink in Kombination mit den PLCnext-Controllern

Die technischen Funktionen von Maschinen und Anlagen werden stetig komplexer und erfordern immer flexiblere und effizientere Entwicklungsmethoden auf Software-Basis, um die Kosten von Neuentwicklungen in Grenzen zu halten. Eine dieser Methoden ist die modellbasierte Entwicklung.

Eine modellbasierte Entwicklung mit Matlab/Simulink in Kombination mit den PLCnext-Controllern von Phoenix Contact hilft, Konzeptionsfehler schon in der Frühphase des Entwicklungsprozesses zu erkennen und zu beheben. Der modellbasierte Ansatz bedeutet, dass das Steuerungsprogramm und das Maschinenmodell im Simulationswerkzeug modelliert werden. Weil das Modell nicht nur als grafische Repräsentation fungiert, sondern sich auch simulieren lässt, ermöglicht es die frühzeitige Verifizierung des Gesamtmodells durch Simulation anhand der Systemanforderungen. Mit dem modellbasierten Ansatz ist deshalb eine Vielzahl von Applikationen leichter umsetzbar: kaskadierte Regelungen, schnelle Momentregelungen oder die Realisierung komplexer mathematischer Formeln in einer steuerungstechnischen Anwendung.

Gleichzeitige Simulation und Verifizierung

Um derartige Applikationen einfach und elegant auszuführen, empfiehlt sich das Software-Tool Matlab/Simulink von The MathWorks. Die schon in den 1970er Jahren entwickelte Programmiersprache Matlab hat sich weltweit in verschiedenen Bereichen als Standard-Werkzeug etabliert, etwa in der Datenanalyse, der Bildverarbeitung sowie der Entwicklung von Steuerungs- und Regelungs-Algorithmen. Die Kopplung mit dem Erweiterungsmodul Simulink gibt den Anwendern die Option, grafische Blöcke zur Modellierung zu nutzen. So lassen sich komplexe mechanische, elektrische oder mechatronische Systeme übersichtlich visualisieren. Prototypen können schnell und kostengünstig erarbeitet werden, weil eine gleichzeitige Simulation und Verifizierung möglich ist. Weil die Nutzer die Entwicklungsumgebung darüber hinaus um zahlreiche Toolboxen für spezielle Applikationsfelder ergänzen können, sinkt der Modellierungsaufwand dank der vorgefertigten Funktionsmodule. Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass sich Matlab/Simulink wegen seines modellbasierten Ansatzes bei der Entwicklung komplexer Systeme in vielen Branchen durchgesetzt hat, etwa in der Windenergie- oder Automobilindustrie.

Weil der Kostendruck steigt und die Entwicklungszyklen der Systeme und Anlagen immer kürzer werden, verlangen mittlerweile auch Maschinen- und Anlagenbauer solche Konzepte. Obwohl in ihren Industriezweigen schon seit geraumer Zeit Modelle der Anlagen und Anlagenregler entworfen werden, erfolgt die Implementierung in ein Automatisierungssystem meist über eine manuelle Umwandlung der Regelalgorithmen in IEC-61131-3-Code, der dann in der Steuerung abgearbeitet werden kann. Neben dem zusätzlichen Zeitaufwand durch die händische Transformation von Modellen erweist sich dieses Verfahren besonders bei komplexen Regelalgorithmen als fehleranfällig, was großen Testaufwand nach sich zieht. Mittels der Toolbox Simulink Coder lässt sich jedoch aus einem Simulink-Modell, das beispielsweise einen Pitch-Regler für eine Windenergieanlage umfasst, ausführbarer Maschinencode generieren.

Seite 1 von 4

1. Modellbasierte Entwicklung für Industrie 4.0
2. Automatische Verschaltung von Modellvariablen
3. Verschiedene Optionen zur Prüfung des Modells
4. Offener Marktplatz für Apps und Funktionsbausteine

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Verwandte Artikel

Phoenix Contact Electronics GmbH, Phoenix Contact GmbH & Co KG, MathWorks GmbH, MathWorks GmbH