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Modellierung & Simulation

effizient - nachhaltig - innovativ

Simulation

Im Zeitalter von Industrie 4.0 sind die Begriffe Modellierung, Simulation und virtuelle Inbetriebnahme ein fester Bestandteil der Automatisierungstechnik und stehen für eine unbegrenzte Vernetzung der Entwicklungskomponenten, hohe Flexibilität und effiziente Ressourcenverwaltung. Diese Eigenschaften ermöglichen eine optimale Nutzung des Entwicklungspotenzials und können die Inbetriebnahmezeit deutlich verkürzen.

Mit B&R ist eine modellbasierte Entwicklung in jeglichem Durchführungsgrad realisierbar. Die Produktwelt von B&R bietet ein vielfältiges Produktportfolio sowie eine nahtlose Integration von Modellierung, Simulation und virtueller Inbetriebnahme.

Simulation für alle Entwicklungsebenen

B&R bietet im Bereich Simulation eine nahtlose Integration auf allen Ebenen an. Hierbei wird zwischen den Simulationsebenen Automation Hardware, Komponenten und Maschinen sowie Prozess und Anlagen unterschieden.

Pyramide

Die Basis bildet die Ebene Automation Hardware mit der Simulation von sämtlichen B&R-Hardwarekomponenten. Automation Studio verfügt über umfassende Simulationsmöglichkeiten wie der Automation Runtime Simulation ARSim oder der ACOPOS Simulation.

Im Bereich Komponenten und Maschinen können dynamische Prozesse von Maschinen oder Maschinenteilen simuliert werden. Hierfür bietet B&R diverse Anbindungen an die gängigsten Modellierungs- und Simulationstools, wie MATLAB® /Simulink® oder MapleSim an.

Als letzte Instanz bietet die Ebene Prozess und Anlagen die Möglichkeit, komplexe Systemprozesse wie Materialfluss oder eine gesamte Fertigungsanlage zu simulieren. Auch für diesen Bereich werden von B&R im Automation Studio entsprechende Schnittstellen für externe Software, wie industrialPhysics oder ISG-virtuos angeboten.

Virtuelle Inbetriebnahme

Moderne Maschinen bestehen aus einer Vielzahl an Regelungskreisen, weshalb der Anteil an Steuerungssoftware zur Funktionalitätssicherung immer größer wird. Um die steigende Komplexität des Applikationscodes handhabbar zu gestalten, können Fehler durch Tests in einer frühen Phase signifikant verringert werden. Einen wesentlichen Beitrag liefert hier die virtuelle Inbetriebnahme. Mithilfe von simulierten Steuerungen verschaltet mit virtuellen Maschinenkomponenten kann der Applikationscode verifiziert werden - lange bevor der reale Maschinenprototyp in Betrieb genommen wird.

Schnittstellen zu Dritttoolanbietern

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Iterative Verifikation

Verifikation

01 Anforderungen

In der Anforderungsphase wird die Detailtiefe und der Umfang der Simulation bestimmt. Meist reicht es Teile der Maschine zu modellieren. In manchen Fällen ist es jedoch sinnvoll, ein Gesamtmodell der Maschine inklusive Infrastruktur und Materialtransport zu entwickeln.

02 Konzeptentwicklung

Basierend auf den Anforderungen wird ein Simulationskonzept entwickelt, welches den notwendigen Detaillierungsgrad des Modells abbildet. Aus dem Konzept leitet sich ab, welche Simulationswerkzeuge verwendet werden. B&R bietet eine Vielzahl an Werkzeugen für unterschiedliche Arten der Simulation an.

03 Modellierung

Ein Modell kann verschiedenste Ausprägungen annehmen. Diese beginnen bei der Abbildung eines Regleralgorithmus, über die Darstellung einer mechatronischen Maschineneinheit und gehen als Maximalvariante über die vollständige Prozesssimulation eines Fertigungsprozesses hinaus.

04 Simulation

Das Modell wird in der Simulation auf definierte Szenarien getestet. Es handelt sich dabei um einen iterativen Prozess aus Testen und Verifizieren. Das Modell wird laufend verfeinert und Komponenten dimensioniert. Grafische Darstellungsmöglichkeiten, z.B. 3D-Modelle, und Diagnosewerkzeuge unterstützen diesen Prozess.

05 Integration

B&R bietet eine nahtlose Anbindung des generierten Codes an das gesamte Software- und Hardware-Portfolio an. Am virtuellen Modell kann die gesamte Software-Entwicklung durchgeführt werden, beginnend bei Funktionstests bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme.

06 Codegenerierung

Mit Hilfe der automatischen Codegenerierung kann aus dem Modell ein Programm oder Funktionsbaustein in den Sprachen der IEC 61131-3 oder C, C++ generiert werden. Dies sorgt für eine hohe Wiederverwendbarkeit und Flexibilität bei Hardware-In-the-Loop Tests (HiL), Rapid-Prototyping und bei der Serienfertigung.

07 Verifikation

Während einer virtuellen Inbetriebnahme kann die ganze Bandbreite von einfachen Logikabläufen bis hin zu kritischen Situationen getestet werden. Hierdurch wird die Effizienz und Qualität der Software und damit der gesamten Maschine gesichert.

08 Inbetriebnahme

Durch virtuelle Inbetriebnahme wird die Zeit der Inbetriebnahme an der realen Maschine deutlich verkürzt und Risiken minimiert. Zudem ist die Qualität von Software und Hardware gesichert.

balken_de

Automation Studio Target for Simulink

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  • Komponenten und Module

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Mit Automation Studio Target for Simulink bietet B&R eine Schnittstelle zur automatischen Codegenerierung aus Matlab Simulink für B&R-Zielsysteme an. Die Simulations-und Entwicklungstools MATLAB®/Simulink® und Automation Studio ermöglichen, in nur wenigen Minuten von der Entwicklung eines Modells zu einem qualitativ hochwertigen Programmcode zu gelangen. Hierbei werden die Sprachen C, C++ und Strukturierter Text nach der IECNorm 61131-3 unterstützt. Die Anwendung von modellbasierter Entwicklung mit MATLAB® und Simulink® steigert die Produktqualität und reduziert die Entwicklungszeit.

  • Allgemeine Informationen

  • Technische Daten

  • Bidirektionaler Datenaustausch

Allgemeine Informationen

  • Einsatzgebiete
     
  • Rapid Prototyping: Implementierung auf Knopfdruck
  • Modellbasierter Reglerentwurf
  • Entwicklung anspruchsvoller Reglerstrukturen
  • Hardware-in-the-Loop: Emulation kritischer Anlagenteile
  • Design von Messwertfiltern
  • Statistische Datenauswertung
  • So profitieren Sie
     
  • Verkürzte Entwicklungszyklen
  • Steigerung der Produktivität
  • Dokumentiertes und wiederverwendbares Prozesswissen
  • Optimierte Reglerparameter
  • Umfangreiche Funktionsbibliotheken
  • Zahlreiche Auswertungsmöglichkeiten
  • Intuitive Bedienung

Technische Daten

Für die Verwendung des B&R Automation Studio Target for Simulink® gelten nachfolgende Softwarevorraussetzungen:

  • MATLAB® and Simulink® aktuellste Version bis zu Version 2012b ab B&R Automation Studio Target for Simulink® Version 5.0
     
  • Simulink Coder® oder Embedded CoderTM
     
  • C++/C Compiler: abhängig von der Matlab®/Simulink® Version z.B. SDK7.0 oder Visual Studio
     
  • Zur direkten Übertragung des Codes während der Codegenerierung ins Automation Studio ist eine Automation Studio Version ab 3.0.90 notwendig.

Bidirektionaler Datenaustausch

External Mode

Der External Mode ermöglicht eine Verknüpfung des Zielsystems mit dem Simulinkmodell über eine TCP/IP-Verbindung. Hierdurch ist es möglich, Daten zur Laufzeit bidirektional auszutauschen. Daten können folglich direkt im Simulinkmodell vom Zielsystem zur Verfügung gestellt (z.B. mit Hilfe von der Verwendung eines 'Scopes' oder 'Displays') oder vom Simulinkmodell aufs Zielsystem herruntergeschrieben werden (z.B. mit Hilfe des Simulink 'Gain' oder 'Constant' Blocks).

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Functional Mock-up Interface

Plug and model ist das Prinzip des Functional Mock-up Interface (FMI). FMI ist ein unabhängiger Industriestandard. Dieser ermöglicht den Modellaustausch und die Co-Simulation von Modellen in verschiedenen Entwicklungswerkzeugen. B&R bietet einen Mechanismus zum Importieren von Functional Mock-up Units (FMU) nach dem Standard FMI 2.0 an. Die FMUs werden nahtlos als Funktionsbausteine in Automation Studio integriert.

  • Allgemeine Informationen

  • Technische Daten

Allgemeine Informationen

  • Einsatzgebiete
     
  • Virtuelle Inbetriebnahme
  • Rapid Prototyping: Implementierung auf Knopfdruck
  • Maschinenauslegung
  • Modellbasierte Entwicklung
  • Entwicklung komplexer Softwarestrukturen
  • Hardware-in-the-Loop: Emulation kritischer Anlagenteile
  • Statistische Datenauswertung
  • So profitieren Sie
     
  • Verkürzte Entwicklungszyklen
  • Sicherung und Steigerung der Produktqualität
  • Produktivitätssteigerung
  • Plattformunabhängige Entwicklung
  • Nahtlose Anbindung ans Automation Studio
  • Frühzeitiges und sicheres Testen des gesamten Funktionsumfanges
  • Intuitive Bedienung

Technische Daten

Das Functional Mock-up Interface Import unterstützt nachfolgende Eigenschaften:

  • FMI-Standard Version 2.0
     
  • Co-Simulation
     
  • Source-Code FMUs
     
  • Nahtlose Integration von MapleSim FMUs
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