Simulation im Engineering
Software effizient entwickeln
Eine integrierte Simulation und funktionale Abrundungen für die objektorientierte Programmierung (OOP) sind neu im Engineeringsystem Simotion Scout. Damit lassen sich zum einen Motion-Control-Applikationsprogramme ohne Hardware umfassend testen. Voll integriert in den durchgängig digitalen Workflow beschleunigt die Simulation sowohl die virtuelle wie auch die reale Inbetriebnahme wesentlich. Ergänzende Elemente bei der OOP führen flexibel zu modularer, bibliotheksfähiger und effizienter Software.
Bild: Siemens AGSeine Ideen schneller in produktive Lösungen umsetzen zu können, ist ein entscheidendes Kriterium für den Markterfolg im Maschinen- und Anlagenbau. Die Software-Entwicklung hat daran einen immer größeren Anteil.
Bild: Siemens AG
Bild: Siemens AGSoftware-Tests ohne Controller-Hardware
Eine wesentliche Neuerung ist die ins Engineering-System integrierte Simulation Simosim. Damit sind Motion-Control-Applikationen ohne Hardware und ohne jegliche Anpassung des Codes im Engineering zu testen, anzupassen und anschließend 1:1 verwendbar. Resultat ist eine im hohen Maße ausgereifte, im Idealfall fehlerfreie Software. Dies beschleunigt die virtuelle wie auch die reale Inbetriebnahme deutlich, da zeitaufwändige Fehlersuchen und Programmanpassungen an der realen Maschine reduziert werden können.
Vielfältige Möglichkeiten für weitreichende Simulation
Beim Start von Simosim öffnet sich das Bedienfeld der virtuellen Simotion-CPU mit allen erforderlichen Elementen. Nach dem Download der Programme in die Simulation können umfangreiche Tests absolviert werden, die bislang nur mit einem angeschlossenen Simotion-Controller möglich waren. Dazu stehen die vollumfänglichen Debug-Mechanismen wie Statusprogramm, Haltepunkte sowie auch sämtliche Trace-Funktionen zur Verfügung. Auch alle Simotion-Objekte (beispielsweise Achsen oder Bahnobjekte) werden simuliert. Sogar nicht vorhandene I/Os können im Engineering gesteuert werden. Mit Hilfe von Scripting sind darüber hinaus automatisierte Testszenarien von Softwaremodulen realisierbar. Da mehrere Entwickler unabhängig voneinander ihre Programme testen können, ist Simosim ein Schlüssel zur schnelleren Verbesserung der Software. Die Simulation schließt auch die gesamte Funktionalität des Simotion-Webservers ein, was den Test von anwender-definierten Webseiten sehr einfach macht. Auch via Webserver initiierte Traces lassen sich simulieren, visualisieren und anschließend analysieren. Der einfache Zugriff auf die virtuelle CF-Karte erlaubt die Manipulation der Konfigurationsdateien ohne Umwege (HMI, Webserver, Benutzerverwaltung). In Verbindung mit einer WinCC-Runtime-Installation im Engineering können darüber hinaus die Bedienoberflächen der HMIs problemlos getestet und angepasst werden. Des Weiteren unterstützt Simosim den Zugriff auf den OPC-UA-Server von Simotion. Das heißt, dass der abgesicherte Zugriff auf Applikationsprogramme von externen HMI-, Scada- oder MES-Systemen aus mitgetestet werden kann. Schätzungsweise 80 bis 90 Prozent eines Programms lassen sich auf diese Weise ohne Hardware simulieren und in einem frühen Stadium anpassen. Das führt deutlich schneller durch die virtuelle und/oder die reale Inbetriebnahme, ebenso durch den Factory Acceptance Test (FAT) - und somit zum Produktionsstart. Auch bei jeder nachträglichen Anpassung oder Erweiterung der Applikation im Feld minimiert eine vorherige Simulation die Fehlerrisiken. In diesen Fällen trägt sie maßgeblich dazu bei, die Rüst- und Stillstandszeiten kurz und dadurch die Produktivität hoch zu halten.
Bild: Siemens AGPerfekt integriert in den Digitalisierungsprozess
Mit seinen vielfältigen Möglichkeiten ist Simosim ein wichtiges Glied in der durchgängig digitalen Prozesskette von der Projektierung bis zu cloudbasierten Services. Nach der Simulation mit Simosim kann die Maschine mit einem ausgereiften Programm schneller virtuell in Betrieb genommen werden. Siemens unterstützt dies unter anderem durch eine nahtlose Anbindung an Simulations-Tools wie Simit und NX Mechatronic Concept Designer (MCD). Damit lässt sich das komplette Verhalten einer Maschine abbilden und mit der getesteten Software verifiziert und abschließend abgestimmt werden (Digital Twin). Den Abschluss der durchgängigen Digitalisierungskette bildet die Übertragung der maschinen- und produktionsrelevanten Daten über OPC UA und ein Simatic Gateway IOT2040 an das cloudbasierte, offene IoT-Betriebssystem Mindsphere. Diese gesammelten Daten werden mit sogenannten Mindapps analysiert und visualisiert, was OEMs neue Möglichkeiten für das Condition Monitoring und die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) eröffnet.
Bild: Siemens AGÜbersichtlich, flexibel und effizient
Funktional abgerundet hat Siemens die Möglichkeiten der objektorientierten Programmierung (OOP) für Simotion. Die hinzugekommenen Konstrukte entsprechen den Vorgaben der IEC61131-3 ED3 und erweitern zusätzlich die Flexibilität in der Software-Erstellung.
Allgemeine Referenzen: Unterstützt werden jetzt auch allgemeine Referenzen, um typsicher auf beliebige existierende Daten zu verweisen. Interessant werden Referenzen die auf Klassenobjekte verweisen. Damit können Objekte verbunden werden, die miteinander kommunizieren müssen. Diese Generik führt zu einer hohen Flexibilität bei der Kombinierbarkeit von unterschiedlichen Objekten in einer Maschine. Damit sind neue Anlagen äußerst effizient realisierbar bei geringem Entwicklungsaufwand in der Software.
I/O-Referenzen: Die Anbindung von Peripheriekomponenten in Klassen und Funktionsbausteinen erleichtern jetzt sogenannte I/O-Referenzen. Mit Hilfe dieses Konstruktes können neutrale Peripherie- Variablen im Code genutzt und anschließend bei der Verwendung der Klasse/des Funktionsbausteines mit der tatsächlichen Peripherie verknüpft werden. Damit lassen sich die notwendigen Peripherieanbindungen auch für Softwaremodule in Bibliotheken vordefinieren. Dies vereinfacht die Realisierung modularer und standardisierter Maschinenkonzepte.
Namensräume: Eine einfache Möglichkeit, verschiedene Softwareelemente in Bibliotheken zu gruppieren, sind anwenderdefinierte Namensräume (Namespaces). Darin lassen sich funktional zusammengehörige Elemente einfach zusammenfassen, Programme und Bibliotheken gut strukturieren und dadurch Namenskollisionen beim Einsatz von Softwaremodulen aus verschiedenen Entwicklungsbereichen vermeiden. So können Maschinenmodule auch bei nachträglichen Erweiterungen konfliktfrei implementiert werden.
Objekt-Browser: Neu ist zudem ein Objektbrowser, der die Übersicht über Klassen, deren Ableitungen, Daten und Methoden verbessert, sowie alle Verwendungsstellen dieser Elemente im Programm verdeutlicht. Darüber hinaus ermöglicht der Browser ein schnelles Navigieren in den Programmen. Selbstverständlich unterstützt der Objektbrowser auch alle klassischen Programmierelemente wie Datentypen, Strukturen, Programme, Funktionen und Funktionsbausteine und deren Instanzen.
Effizienz auf zwei Plattformen
Simosim und die Erweiterungen für OOP sind feste Bestandteile von Simotion Scout sowie Simotion Scout TIA V14 SP1 für das Engineering Framework TIA Portal von Siemens. Damit sind die Neuerungen automatisch verfügbar und die vielfältigen Vorteile auf beiden Plattformen vollumfänglich nutzbar.
Eine integrierte Simulation und funktionale Abrundungen für die objektorientierte Programmierung (OOP) sind neu im Engineeringsystem Simotion Scout. Damit lassen sich zum einen Motion-Control-Applikationsprogramme ohne Hardware umfassend testen. Voll integriert in den durchgängig digitalen Workflow beschleunigt die Simulation sowohl die virtuelle wie auch die reale Inbetriebnahme wesentlich. Ergänzende Elemente bei der OOP führen flexibel zu modularer, bibliotheksfähiger und effizienter Software.
Bild: Siemens AGSeine Ideen schneller in produktive Lösungen umsetzen zu können, ist ein entscheidendes Kriterium für den Markterfolg im Maschinen- und Anlagenbau. Die Software-Entwicklung hat daran einen immer größeren Anteil.Bild: Siemens AG
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Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2017 - 30.10.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
