Digitaler Zwilling

Digitaler Zwilling einer Rektifikationsanlage: Die Fakultät für Verfahrens- und Chemietechnik der Technischen Hochschule Mannheim verfügt über eine ca. 10 m hohe Destillationskolonne, an der Studierende der Verfahrenstechnik und der Automatisierungstechnik ausgebildet werden. Durch Simulation des Anlagenverhaltens kann der digitale Zwilling vom Prozessleitsystem PCS7 angesteuert werden. So wird das dynamische Anlagenverhalten in einer virtuellen 3D-Umgebung erlebbar und kann zur Erprobung, Schulung und Beobachtung der Anlage genutzt werden. Dieser Beitrag skizziert einen Lösungsansatz, bei dem ein digitaler Zwilling mit Hilfe professioneller Simulationstools auch für komplexe Anlagen entwickelt werden kann. Vor- und Nachteile gegenüber einer rudimentären Simulation im Automatisierungssystem selbst werden diskutiert.

Automatische Codegenerierung: Zu einem digitalen Zwilling gehören die Planungsdokumente der Anlage ebenso wie Softwaremodule zur Steuerung, Visualisierung und Simulation. Diese können verknüpft werden, um Teile der Software automatisch zu erzeugen. Dazu werden in diesem Projekt die Funktionsbausteine der Feldgeräteklassen aus der SPS im PLCopenXML-Format exportiert und in eine Access-Datenbank importiert. Gemäß der Objekt- und Klassenzuordnung der Feldgeräte in der PCE-Stellenliste des digitalen Zwillings erzeugt ein Visual-Basic-Programm eine xml-Datei für alle zu erstellenden Programme jeweils mit einem Verweis auf die zugeordneten Daten- und Funktionsbausteine. Diese xml-Datei wird dann wieder in Codesys importiert, wodurch für jedes Feldgerät automatisch das Ansteuerprogramm mit dem passenden Funktionsbaustein und ein Datenbaustein als globale Instanzvariable angelegt wird (s. Übung 8.3).