antriebstechnik 10/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
03 Software-in-the-loop Schema
Verhalten der Steuerung und des Antriebreglers
beim Auftreten von denkbaren Systemfehlern
in der Vorschubachse abgesichert
werden. Aufgrund der Vielzahl möglicher
Fehlerfälle und -kombinationen sind
manuelle Tests an realen Achsen zeitaufwendig
und für Fehlerfälle, die beispielsweise zu
Sachschäden führen, gar nicht umsetzbar.
In SimulationX können deshalb an jeder
Modellkomponente Einzelfehler und ihre
Wirkung auf An-/Abtrieb definiert werden.
Der Fehler „Blockade“ eines Bandantriebes
führt z. B. zu einer Winkelgeschwindigkeit
von Null am Abtrieb. Ein Fehler „Bandriss“
verursacht am Abtrieb hingegen
ein Drehmoment von
Null. Diese Fehler einzelner
Komponenten resultieren
allein oder in Kombination
mit weiteren Einzelfehlern,
zu einem Gesamtsystemfehler
wie bspw. „Kein Antriebsmoment
am Schlitten“ oder
„Crash des Schlittens“. Letzterer
Gesamtsystemfehler
tritt bspw. auf, wenn der
Regler des Stellmotors inaktiv
ist, die Bremse versagt,
Gravitation auf die Achse
wirkt, das Getriebe nicht selbst hemmt und
keine Endanschläge vorhanden sind. Eine
derartige Minimalkombination von Einzelfehlern,
die gemeinsam einen Gesamtsystemfehler
auslösen, wird als „Cut Set“ bezeichnet
und entspricht einem Testfall. Die
Eine Kopplung zu dem kommerziellen Steuerungsprogramm
Beckhoff TwinCAT sowie die
Integration von Fehlermodellen für die Steuerungsentwicklung,
ist für die physikalische
Systemsimulation komplett neu.
Christoph Schramm, Applikationsingenieur, ESI ITI GmbH
Die Innovation eines solchen Simulationsmodells besteht
in der Eigenschaft, dass das Vorschubachsenmodell als
vorbereiteter, validierter Modellblock zur Verfügung steht.
Der Anwender braucht das Modell nur noch konfigurieren
und parametrieren. Damit gelingt auch Simulationseinsteigern
effizientes Modellieren, ein sicherer Umgang mit dem
Tool und letztlich eine zuverlässige Ergebnisfindung.
Christian Friedrich, wissenschaftlicher Mitarbeiter, IWM TU Dresden
SimulationX Fehlerbaumanalyse ermöglicht
es, alle Cut Sets aus den definierten
Einzelfehlern der Systemkomponenten und
Ausgangsabweichungen zu bestimmen und
grafisch als Fehlerbaum darzustellen. Die
entwickelte Modellbibliothek für Vorschubachsen
enthält neben der Definition von
Einzelfehlern auch Elemente welche diese
physikalisch abbilden. Der Fehler „Reibung
zu hoch“ wird bspw. durch ein weiteres,
beliebig zuschaltbares, Reibmoment realisiert.
Damit können aus den Cut Sets Fehlertestfälle
generiert und deren physikalisches
Verhalten simuliert werden. Zusätzlich lassen
sich mithilfe des SimulationX Variantenassistenten
zahlreiche Fehlertestsimulationen
automatisieren. Der Anwender
braucht lediglich das gewünschte Systemverhalten
für die simulierten Fehler festlegen
und abschließend bewerten.
Validiertes Modell,
schnelle Ergebnisse
Es wurde ein neues Bibliothekskonzept
am Beispiel linearer Vorschubachsen für
Werkzeugmaschinen entwickelt. Auf der
Grundlage ersetzbarer Teilmodelle mit spezifischen
Schnittstellen und einem Konfigurationsassistenten,
können mehr als
1 000 mögliche Konfigurationen unterstützt
und in einem übersichtlichen und schnellen
Modell zusammengestellt werden.
Die Innovation eines solchen Simulationsmodells
besteht in der Eigenschaft,
dass das Vorschubachsenmodell als Block
zur Verfügung steht. Der Anwender
braucht das Modell nur noch zu konfigurieren,
das heißt Art und Typ von Antrieb,
Übersetzungsgetriebe und Führung auszuwählen
und es zu parametrieren, sprich
Motorleistung, Reibparameter etc. einzustellen.
Neu ist außerdem die Integration
von Fehlermodellen z. B. für Fälle wie
Zahnradbruch, Antriebsblockade oder
Riemenriss, die insbesondere bei der
Steuerungsentwicklung zum Einsatz kommen
können. Eine derartige Simulation
von Fehlerfällen im Software-in-the-Loop-
Modell durch externe Testumgebungen ist
für physikalische Systemsimulationen komplett
neuartig.
www.simulationx.com
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