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Von Fabian Ott
06. März 2024

Entwicklungs- und Testsimulator

6. März 2024
Von Fabian Ott

Ein Entwicklungs- und Testsimulator dient der Entwicklung, des Tests oder der Demonstration von Soft- und Hardwarekomponenten. Dieser kann unterschiedlichst ausgeführt sein, je nachdem welche Hard- und Softwarekomponenten eingeschlossen werden sollen. Wie dies, anhand eines vergangenen Kundenprojekts aussehen kann erfahren Sie in diesem Beitrag.

Ausgangslage

Im Rahmen des Kundenprojekts „Echtzeit Maschinensteuerung und Hardwareunabhängigkeit“ musste ein zugehöriger Testaufbau entwickelt werden. Dieser sollte insbesondere die Zuverlässigkeit sowie die Genauigkeit der Motorensteuerung im Zusammenspiel mit der Hardwareunabhängigen Steuerungssoftware demonstrieren.

Softwarearchitektur

  • Betriebssystem: Linux mit dem PREEMPT_RT Patch
  • Laufzeitumgebung: Codesys PLC Runtime (IEC-61131-3 )
  • Feldbus: EtherCAT™
  • Motion: Softmotion Bibliothek von Codesys (CIA 402)

Eine detailierte Beschreibung der Software Architektur finden Sie unter dem obigen Link im Beitrag zum entsprechenden Kundeprojekt.

Anforderungen

  • Die Positionier- und Wiederholgenauigkeit über 4 Achsen soll visualisiert werden.
  • Der Aufbau muss kompakt und transportierbar sein.
  • Der Aufbau muss am herkömmlichen 230V Netz hinter FI Schutzschalter betrieben werden können, es darf keine Abschaltung aufgrund betriebsbedingter Fehlerströmen erfolgen.

Aufbau

CAD und Planung

Die Planung und Dimensionierung des Aufbaus erfolgte durch uns, mittels geeigneter CAD-Software. Anhand des Modells wurden anschliessend die technischen Zeichnungen zur Bearbeitung der Montageplatten erstellt und in diesem konkreten Fall durch unseren Kunden verarbeitet.

Steuerungs- und Antriebskomponenten

Antriebe und Motion

X-, Y-, Z- und S-Achse werden jeweils von einem Schneider Servo-Drive angetrieben. Die Ansteuerung erfolgt über die CIA 402 kompatible Softmotion Bibliothek von Codesys.

Steuerung und Feldbus

Als Steuerung kam ein Linux- Betriebssystem mit PREEMPT_RT Patch, auf einer ARM SystemReady IPC zum Einsatz. Zusammen mit EtherCAT™ als Feldbus wird so die Echtzeit Maschinensteuerung und Hardwareunabhängigkeit garantiert.

Visualisierung und Messkomponenten

S-Achse

Mittels einer digitalen Messuhr wurde die Genauigkeit der Positionierung der S-Achse gemessen. Die Messuhr bietet die Möglichkeit die Messdaten, seriell, mittels „Modbus RTU“ auszulesen und die Daten über den Buskoppler in die Steuerung zu integrieren.

X-, Y-, und Z-Achse

Mittels eines speziellen Programmablaufs werden die drei Achsen X, Y und Z untereinander synchronisiert betrieben. Über die an den Achsen angebrachten Scheiben ist visuell ersichtlich ob die drei Achsen korrekt positioniert sind resp. sich korrekt zueinander bewegen.

Die Scheiben zur Visualisierung wurden mittels CAD-Software von uns konstruiert und speziell auf die Steuerungssoftware und diesen Simulator abgestimmt.

Um ein versehentliches berühren der Kunststoffscheiben zu vermeiden wurden diese durch eine angefertigte Plexiglasscheibe abgedeckt.

Fazit

Simulatoren können für verschiedenste Zwecke konzipiert und verwendet werden. Sei dies – wie in diesem Fall – zur Demonstration einer neuen Softwarearchitektur oder zum Test von neuen Softwarereleases. Der Nutzen hängt oft vom Einsatzgebiet, dem Zweck sowie der Art und Anzahl der zugehörigen Sensoren ab. Zögern Sie nicht uns, bezüglich einer massgeschneiderten Lösung zu kontaktieren.