Erprobung von dezentraler \/ autonomer Steuerung<\/strong><\/p>\n\n\n\n Demonstration von Industrie 4.0<\/strong><\/p>\n\n\n\n Im modernen Zeitalter der Industrie 4.0 spielt das Konzept des Digitalen Zwillings eine entscheidende Rolle bei der Optimierung von Produktionssystemen, der Erm\u00f6glichung von Echtzeitsimulationen und der Verbesserung der Gesamtleistung von Systemen. An unserem Institut haben wir einen hochmodernen Digitalen Zwilling der Festo MPS 500 implementiert, eines flexiblen und skalierbaren modularen Produktionssystems, indem wir die Leistungsf\u00e4higkeit fortschrittlicher Simulationssoftware und bidirektionaler Kommunikationstechnologien nutzen. Diese Kombination aus physischer Hardware und digitaler Modellierung bietet sowohl in der Forschung als auch in der Lehre in den Bereichen Automatisierung, Prozesssteuerung und Industrieingenieurwesen neue M\u00f6glichkeiten. <\/p>\n\n\n Das Festo MPS 500-System ist eine modulare Produktionsanlage, die entwickelt wurde, um realistische Produktionsprozesse zu simulieren. Es integriert mehrere Komponenten wie F\u00f6rderb\u00e4nder, Aktuatoren, Sensoren und Roboter, sodass Forscher und Studierende automatisierte Fertigungstechniken erforschen und experimentieren k\u00f6nnen. Um die Benutzerfreundlichkeit und Flexibilit\u00e4t dieses Systems zu verbessern, setzen wir Festo’s CIROS 7-Software ein, ein leistungsstarkes Simulationswerkzeug, das ein digitales Modell des MPS 500 erstellt. <\/p>\n\n\n\n CIROS 7 erm\u00f6glicht die virtuelle Darstellung des gesamten MPS 500-Systems. Dies umfasst nicht nur das physische Setup, sondern auch die Steuerungssysteme, die den Produktionsprozess steuern. Das digitale Modell spiegelt das realistische Verhalten des Systems wider und bietet den Nutzern die M\u00f6glichkeit, Simulationen durchzuf\u00fchren, die Leistung zu beobachten und mit Modifikationen zu experimentieren, bevor diese auf die physische Hardware angewendet werden. <\/p>\n\n\n\n Die zentrale Innovation liegt in der nahtlosen Integration des physischen MPS 500-Systems mit seinem digitalen Pendant in CIROS 7. Diese Integration wird durch bidirektionale Kommunikation erreicht, die sicherstellt, dass sowohl das physische als auch das virtuelle Modell kontinuierlich Echtzeitdaten und Updates austauschen. Durch die Verkn\u00fcpfung des realen Systems mit dem digitalen Modell schaffen wir eine dynamische und interaktive Umgebung, in der \u00c4nderungen in einem System sofort im anderen reflektiert werden. <\/p>\n\n\n\n Codesys ist eine leistungsstarke Softwareplattform zur Programmierung von SPS, die f\u00fcr die Steuerung der physischen MPS 500-Hardware unerl\u00e4sslich ist. Jede Station des MPS 500 ist mit ihrer eigenen physischen SPS verbunden, die mit Codesys programmiert und verwaltet wird, um die Abl\u00e4ufe der jeweiligen Station zu steuern. Ebenso simuliert das digitale Modell in CIROS 7 mehrere Stationen, von denen jede mit einer eigenen virtuellen\/emulierten SPS ausgestattet ist, die ebenfalls in Codesys programmiert ist, um die Funktionalit\u00e4t der entsprechenden physischen Station widerzuspiegeln. CIROS 7 erm\u00f6glicht die virtuelle Darstellung des gesamten MPS 500-Systems. Dies umfasst nicht nur das physische Setup, sondern auch die Steuerungssysteme, die den Produktionsprozess steuern. Das digitale Modell spiegelt das realistische Verhalten des Systems wider und bietet den Nutzern die M\u00f6glichkeit, Simulationen durchzuf\u00fchren, die Leistung zu beobachten und mit Modifikationen zu experimentieren, bevor diese auf die physische Hardware angewendet werden. <\/p>\n\n\n\n Die zentrale Innovation liegt in der nahtlosen Integration des physischen MPS 500-Systems mit seinem digitalen Pendant in CIROS 7. Diese Integration wird durch bidirektionale Kommunikation erreicht, die sicherstellt, dass sowohl das physische als auch das virtuelle Modell kontinuierlich Echtzeitdaten und Updates austauschen. Durch die Verkn\u00fcpfung des realen Systems mit dem digitalen Modell schaffen wir eine dynamische und interaktive Umgebung, in der \u00c4nderungen in einem System sofort im anderen reflektiert werden. <\/p>\n\n\n\n Codesys ist eine leistungsstarke Softwareplattform zur Programmierung von SPS, die f\u00fcr die Steuerung der physischen MPS 500-Hardware unerl\u00e4sslich ist. Jede Station des MPS 500 ist mit ihrer eigenen physischen SPS verbunden, die mit Codesys programmiert und verwaltet wird, um die Abl\u00e4ufe der jeweiligen Station zu steuern. Ebenso simuliert das digitale Modell in CIROS 7 mehrere Stationen, von denen jede mit einer eigenen virtuellen\/emulierten SPS ausgestattet ist, die ebenfalls in Codesys programmiert ist, um die Funktionalit\u00e4t der entsprechenden physischen Station widerzuspiegeln. <\/p>\n\n\n Um die Digital Twin-Konfiguration zu erm\u00f6glichen, ist eine Kommunikation zwischen den realen SPS und den emulierten SPS erforderlich. OPC UA dient als Kommunikationsprotokoll, um einen sicheren und zuverl\u00e4ssigen Datenaustausch zwischen den physischen SPS des MPS 500 und den virtuellen SPS in CIROS 7 zu erm\u00f6glichen. OPC UA stellt die Echtzeit-Synchronisation von Sensordaten, Aktuator Signalen und Systemparametern sicher, sodass die physischen und virtuellen Systeme parallel betrieben werden k\u00f6nnen, mit konsistentem Datenfluss zwischen beiden Umgebungen. Diese Integration erm\u00f6glicht eine pr\u00e4zise Interaktion und Synchronisation zwischen Hardware und Software und vervollst\u00e4ndigt die Digital Twin-Konfiguration. <\/p>\n\n\n\n Durch diese Integration k\u00f6nnen Nutzer den Echtzeitbetrieb des MPS 500 \u00fcberwachen, verschiedene Betriebsbedingungen simulieren und sogar \u00c4nderungen an der Steuerlogik vornehmen. Das Ergebnis ist eine hochinteraktive und dynamische Lernumgebung, in der theoretisches Wissen auf praktische, realweltliche Systeme angewendet wird. <\/p>\n\n\n\n Die Implementierung des Digitalen Zwillings des MPS 500 bietet bedeutende Vorteile, insbesondere f\u00fcr Bildungs- und Forschungszwecke: <\/p>\n\n\n\n Die Kombination des physischen MPS 500-Systems und seines Digitalen Zwillings, unterst\u00fctzt durch CIROS 7, Codesys und OPC UA, stellt ein leistungsstarkes Werkzeug zur F\u00f6rderung der Ausbildung und Forschung in der industriellen Automatisierung dar. Diese Integration liefert Echtzeiteinblicke, erleichtert Experimente mit neuen Konzepten und verbessert das Verst\u00e4ndnis komplexer Produktionssysteme. Durch diesen innovativen Ansatz bereiten wir die n\u00e4chste Generation von Ingenieuren und Forschern darauf vor, im sich wandelnden Bereich der Automatisierung und der intelligenten Fertigung erfolgreich zu sein. <\/p>\n\n\n\n\n
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Digitaler Zwilling<\/h1>\n\n\n\n
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