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MAPLESOFT

Flexible physikalische Modellierung

Flexible physikalische Modellierung
Paul Goossens, Vice President, Applications Engineering, Maplesoft
Philipp Wallner, Global Technology Manager, B&R

Mit der technischen Kooperation mit Maplesoft ermöglicht B&R den Anwendern von Automation Studio die Integration der physikalischen Modellierung in ihren Entwicklungsworkflow. Auf Basis von MapleSim™ können Automation Studio Anwender schnell und einfach Maschinen- und Anlagenmodelle erstellen und mittels Automatischer Codegenerierung auf die Echtzeitplattform von B&R übertragen. In Automation Studio können dann auf Basis der so implementierten „Virtuellen Maschine“ effiziente Steuerungsfunktionen entwickelt und getestet werden.

In wenigen Schritten zum physikalischen Streckenmodell

Der Reaction Wheel Pendulum Demonstrator von B&R wird in MapleSimTM modelliert und auf Basis der CAD-Konstruktionsdaten visualisiert. Das in MapleSimTM erstellte Streckenmodell ist in Abb. 1 ersichtlich. Für die Modellierung stehen dem Anwender zahlreiche physikalische Bibliotheken zur Verfügung, die die für den Demonstrator benötigten mechanischen Komponenten wie Kupplungen, Drehgelenke und Massen enthalten. Das mit wenigen Handgriffen aufgebaute MapleSim Modell wird mithilfe der enthaltenen 3D Engine automatisch visualisiert. Darüber hinaus können vorliegende CAD-Daten eingebunden werden, um die 3D Darstellung zu optimieren.

Implementierung als Hardware-in-the-Loop Simulation

Mithilfe des MapleSim™ Connectors wird aus dem physikalischen Streckenmodell ein Simulink® Funktionsblock erzeugt, der sowohl für die Simulation als auch für die Automatische Codegenerierung verwendet werden kann. Die symbolische Codierung der verwendeten Differentialgleichungen in MapleSim™ stellt dabei ein Optimum an Geschwindigkeit und Simulationsgenauigkeit sicher.
Im vorliegenden Testfall wird das in MapleSim™ aufgebaute physikalische Modell der Mechanik in der Simulation mit einem in Simulink® implementierten Regelalgorithmus verifiziert. Mittels „B&R Automation Studio Target for Simulink®“ wird das Modell dann auf Knopfdruck auf die Industriehardware der X20 Baureihe von B&R übertragen. Das in wenigen Schritten auf der Echtzeitsteuerung implementierte Hardware-in-the-Loop Modell emuliert das Verhalten des realen Demonstrators und kann so für Anlagensimulationen unter Echtzeitbedingungen, zu Schulungszwecken oder zur Demonstration der Funktionsweise herangezogen werden (siehe Abb. 2).

Optimierte Entwicklungsdauer durch direkte Anbindung
Um die Entwicklung physikalischer Streckenmodelle und deren Implementierung auf der Industriehardware noch durchgängiger zu machen, wird MapleSim™ zukünftig Steuerungscode exportieren, der direkt in Automation Studio integriert werden kann. Damit profitiert der Entwickler durchgängig von den Vorteilen der physikalischen Modellierung sowie von der Kopplung der Werkzeuge von Maplesoft und B&R.

Abb. 1: Mit wenigen Handgriffen wird das Streckenmodell mithilfe der physikalischen Bibliothek in MapleSim™ entworfen.
Abb. 2: Automatische Codegenerierung auf Basis von MapleSim™ oder Simulink®

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