M-Target for Simulink®

Steuerungs- und Reglerprogrammierung mit Simulink®

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Bachmann electronic ist führender Anbieter für anspruchsvolle Auto-matisierungs lösungen. Insbesondere Echtzeitsysteme (SPS), Bediengeräte und Industrie-PCs für den Einsatz als Steuerung, Regelung, MotionControl, Messdatenverarbeitung und Analytik werden von Bachmann entwickelt, produziert und weltweit vertrieben. Die Einsatztauglichkeit bei rauesten Umgebungsbedingungen und höchsten Performance -Anforderungen bildendabei einen zentralen Mehrwert. Bachmann Automatisierungs systeme ermöglichen homogene und ganzheitliche Lösungen.

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Simulation – Virtueller Prototypenbau und Test

Die Welt der Automatisierungstechnik bedient heute ein enorm breites Spektrum an Prozessen und Systemen. Wo früher noch einfach überschaubare logische Schaltwerke und Ablaufketten die zentrale Leistung darstellten, sind heute schnelle Bewegungen im Raum, die Koordination vordefi nierter Druck- oder Temperaturver-läufe und Prozessoptimierungen mit vielen Kenngrößen wesentliche Aufgaben der Automation.

Mit steigender Komplexität und Geschwin-digkeit der Systeme verändert sich auch der Entwicklungsablauf entscheidend. Wenn die Ingenieurskunst der „logischen Überlegung“ oder einfache analytische Vorausberechnungen ein Systemverhalten nicht mehr beschreiben bzw. vorhersagen können, so hilft nur der Weg über den praktischen Versuch. Modelle und Proto-typen dienen dem Erkenntnisgewinn und der Lösungsfi ndung.

Was aber, wenn die Herstellung solcher Versuchsmuster nicht bezahlbar ist, deren Verwendbarkeit eingeschränkt oder der Praxisversuch schlichtweg zu gefährlich wäre? Die zeitgemäße Antwort lautet: Digitale Simulation.

Die realen Systeme werden in einem Computerprogramm am Rechner in Form eines Simulationsmodelles nachgebildet. Unabhängig von der Form der Modell-bildung sind es letztendlich mathematische Zusammenhänge, welche das Verhalten des Systems beschreiben. Lässt man diese Simulationsmodelle bei unterschiedlichsten Randbedingungen und Parametern jeweils neu berechnen, so entspricht dies einem Prototypversuch in virtueller Form.Gefahrlos, kostengünstig, beliebig wieder-holbar und vollständig automatisierbar.

M-Target for Simulink® ermöglicht die einfache Nutzung von computergestützter Simulation bei der Entwicklung von Auto-matisierungslösungen.

Simulation – Lösungsfi ndung am Computermodell

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Die klassische Programmierung in Text-sprachen wie IEC 61131-ST oder C/C++ versucht, Vorgaben betreffend Logik oder Abläufe in eine dem Prozessor ver-ständliche Form zu bringen. Struktur und Syntax orientieren sich daher sehr be-grenzt an der eigentlichen Aufgabenstel-lung (z.B. „Regle ein nichtlineares System unter Zuhilfenahme von Beobachterstruk-turen“), sondern vielmehr an den Möglich-keiten des verwendeten Steuergerätes.

Modellbasierte Entwicklung (Model Dri-ven Design) erfolgt aus Sicht des Aus-führungsorgans „Steuerrechner“ auf einer höheren Abstraktionsebene. Grafi sche Beschreibungssprachen er-lauben das Modellieren von Systemtei-len, also vom Prozess (Regelstrecke) und von der Steuerung (Regler). Dabei steht nicht nur die formal logische Be-schreibung wie bei der klassischen Ab-laufprogrammierung zur Verfügung, die Beschreibung kann auch mit Baustei-nen der Mechanik, der Elektrotechnik, Hydraulik oder anderer Domänen erfolgen.

Codieren war früher – Modellieren ist heute

Die Werkzeuge der modellbasierten Ent-wicklung übersetzen dann die formulierten Systeme automatisch in eine durch den Prozessor ausführbare Form. Ein „Vorgang“ der heute vollautomatisiert und ohne manuelle Eingriffe des Entwicklers reali-siert ist.

Wird in Modellen entwickelt, so liegt es nahe, jede abgeschlossene Einheit für sich auch zu testen. Genau hier kommt wieder die Simulation ins Spiel – modellbasiert entwickelte Verfahren erlauben viel ein-facher den Einsatz von Simulation. Wenn beispielsweise ein Reglermodell während der Entwicklung laufend anhand des digitalen Streckenmodells verifi ziert wird, so wird die Lösung „entlang des Modells“ kreiert. Ein Konzept, das von der ge-samten wissenschaftlichen Welt und weiten Bereichen der IT-Software-Entwick-lung längst praktiziert wird.

Wenn Programme unüberschaubar werden:modellbasierte Entwicklung reduziert Komplexität

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Die Produktfamilien MATLAB® und Simulink® der Firma MathWorks, Inc. stellen heute weltweit einen de facto Standard im Bereich der rechnergestützten Simulation und modellbasiertes Design dar. Kaum eine Forschungs abteilung in der Industrie und kaum ein universitäres Institut verzichten auf die Vorteile der da-mit erzielbaren Lösungen.

M-Target for Simulink® erlaubt die Verwen-dung von Simulink® und weiteren Toolboxen aus der Produktfamilie zur automatischen Generierung von ausführbaren Echtzeit-programmen für das Bachmann M1-Auto-matisierungssystem. Die von den Experten bei Bachmann electronic entwickelte Lösung M-Target for Simulink® ist ein Tool, das die nahtlose Einbindung der Software-Systeme des Bachmann M1-Automatisierungssystems in die Welt der modellbasierten Entwicklung und Simulation von MathWorks bietet. Gleichzeitig bleiben alle konventionellen Methoden und die umfassende Tool-Unter-stützung des Engineering-Systems SolutionCenter vollständig erhalten.

Bachmann M-Target for Simulink®

M-Target for Simulink®

Offl ine-SimulationWährend der Simulation am PC ist es meist nebensächlich, wie lange die Berechnung eines Simulations falles dauert. So kann ein Ablauf, der real 10 s beansprucht, bei der Simulation am Rechner in 1 s fertig durchgerechnet sein oder mehrere Minuten benötigen. Die Qualität und Anwendbarkeit des Simulationsergebnisses ist davon nicht betroffen.

EchtzeitsystemeFür viele Anwendungen, wie z.B. schnelle Bewegungsregler in Produktionsmaschinen, ist es not-wendig, dass das Automatisierungsgerät in deterministisch eingehaltenen Zeitabständen Stell-größen korrekt ermittelt und vorgibt. Steuerprogramme, die mit M-Target for Simulink® erzeugt werden, erfüllen harte Echtzeit mit Zykluszeiten bis 200 μs im industriellen Dauereinsatz.

Automatische Code-Generierung und Erstellung der Applikation für das Echtzeitsystem

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1. ModellierungSowohl Prozess (Strecke) als auch Regler-und Steuerprogramme werden in Simulink®

modelliert. Die Verwendung von verschie-densten anwendungsorientierten Toolboxenkann dabei die Arbeit für den Entwicklerzusätzlich beschleunigen. Durch die zahl-reichen domänenspezifi schen Erweiter-ungen für physikalische Modellierung wie SimHydraulics, SimMechanics etc. kann dies direkt in einer dem jeweiligen Prozess-experten bekannten Beschreibungswelt erfolgen. Für die mathematische Modellier-ung bietet MATLAB® und Simulink® zudem eine Fülle an fertigen Algorithmen. Etablierte Dienstleistungsunternehmen offerieren Modellentwicklungen in allen Domänen.

Revolutionärer Entwicklungsprozess

2. SimulationDas entstandene vollständige Modell wird nun offl ine am Rechner simuliert. Umfas-sende Testreihen aller möglichen Betriebs-zustände oder Fehlersituationen werden durchgespielt. Nahtlos folgen iterative Modellanpassungen und neue Simulati-onen. Die hochwertigen Verfahren/Solver zur numerischen Berechnung von Differentialgleichungen bewähren sich auch abseits einfacher analytischer Systeme. Hervorragende grafi sche Dar-stellungsmöglichkeiten, wie Kurven, Oberfl ächenplots bis hin zu animierten 3D-CAD-Modellen, optimieren den Arbeits-ablauf.

1. Modellierung 2. Simulation3. Generierung und

Download4. Test und

Optimierung5. Betrieb

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» Mit M-Target for Simulink® haben wir mehr als ein halbes Mitarbeiterjahr Entwicklungszeit eingespart.«

Michel Leen, Software/System Entwicklung, Fontijne Grotnes (Niederlande)

3. Generierung und DownloadIn diesem Schritt wird zunächst das Pro-zessmodell vom eigentlichen Steuer- oder Reglerteil separiert. Anschließend erfolgt per Mausklick die automatische Code-

Generierung und die Erstellung der Appli-kation für das Echtzeitsystem. Diese kann direkt aus der Simulink®-Oberfl äche in die Steuerung geladen werden.

4. Test und OptimierungDas erzeugte Echtzeitprogramm läuft nun in der Steuerung ab. Über die während der Code-Generierung integrierten Kommuni-kationsschnittstellen kann dieses jedoch direkt mit der Simulink®-Oberfl äche am PC Daten austauschen. Im sogenannten „External Mode“ stehen dann die tatsäch-lichen Prozesswerte (Variablen, Kanal-werte) direkt in Simulink online zur Ver-fügung. Gleichzeitig können von dort aus Variablenwerte oder interne Parameter der Simulink®-Blöcke im Echtzeitprogramm verändert werden. Das vom Entwickler erstellte Simulink®-Modell ist in diesem Modus nur das grafi sche Front-End für die Visualisierung von Prozesswerten und Vorgabe von Parametern. Die Algo-rithmen werden auf dem Steuerungs-system ausgeführt. Unter Verwendung der realen Ablaufumgebung lässt sich die gefundene Lösung verifi zieren und weiter optimieren. Gegebenenfalls kann in einen vorangegangenen Prozess-schritt gewechselt und dort Adaptionen vorgenommen werden (iterative Ver-besserung).

5. BetriebSobald ein zufriedenstellendes Ergebnis er-reicht ist, kann der Projektierungs-PC von der Steuerung getrennt werden – diese läuft autonom in Echtzeit weiter. Alle Schnitt stellen zu parallel ablaufenden Applikatio nen auf derselben (oder anderen) Steuerung(en) bleiben bestehen. Die publizierten Prozessgrößen können über das allgemeine Engineering-Tool SolutionCenter oder in Visualisierungen dar-gestellt werden.

External Mode

Online-Daten direkt aus dem Echtzeitsystem

in Simulink® anzeigen und verändern

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Voll integriertes Engineering

» Mit dem Bachmann M-Target for Simulink® konnten wir erfolgreich modernste Motion-Control-Lösungen mit außergewöhnlichen Reglermodellen umsetzen.«

Frank Mertens, Senior Software Designer, Philips Applied Technologies (Niederlande)

Beliebige HierarchieAus jeder Gruppe von verschalteten Blöckenlassen sich einfach per Mausklick neue Blöcke – sogenannte Subsysteme – zusam-menfassen. Dies schafft Überblick und reduziert Komplexität. Dem Grad der Verschachtelung sind hier praktisch keine

Blockorientierter AufbauIn Simulink werden die Modelle über Blöcke und deren Verschaltung defi niert. Solche Blöcke besitzen Ein- und Ausgangsgrößen und innere Parameter. Bereits im Grund-umfang von Simulink werden fertige Funk-tionsblöcke für Arithmetik, Logik, Flusskon-

Grenzen gesetzt – die Darstellungsebene lässt sich somit dem Bedarf des Betrach-ters anpassen. Die Wiederverwendung bei hierarchischen/gekapselten Systemen schafft Kosten- und Zeitvorteile.

trolle und höherwertige mathematische Funktionen geboten. Die Verbindungen zwischen den Blöcken sind dabei weit mehr als 1:1 Variablenbeziehungen – diese können ganze Vektoren oder Matrizen darstellen.

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I/O-Module integriertAls Schnittstelle zum eigentlichen Prozess steht eine umfassende Bibliothek von M1-Signalmodulen als Simulink®-Blöcke bereit. Zum Zeitpunkt der Ausführung des generierten Codes kann die Simulink®-Anwendung somit direkt auf Hardware-Module zu greifen und mit deren Daten ar-beiten. Darüber hinaus können spezifi sche Eigenschaften solcher Baugruppen wie Aufl ösung, Quantisierung oder Verzugs-zeiten im Simulationsmodus berücksichtigt werden. Dies führt bereits in der frühen Phase der Offl ine-Simulationen zu deutlich zuverlässigeren Ergebnissen.

ParameterschnittstelleBesonders effi zient gestaltet sich in M-Target for Simulink® das Arbeiten mit den Block parametern, also mit den inter-nen Parametern der Simulink®-Blöcke. Diese können nicht nur in Simulink® selbst offl ine und online vorgegeben werden, sondern können auch in der Variablen-schnittstelle (SVI) des erzeugten Soft-ware-Moduls dargestellt werden. Somit können diese Parameter unabhängig von Simulink® durch eine beliebige Visualisie-rung, durch eine Rezeptur oder durch ein anderes Software-Modul (z.B. SPS-Pro-gramm) online verändert werden.

VariablenschnittstelleAlle Applikationsprogramme und Funk-tions module im M1-System bieten un-abhängig von der Quellcodebasis (C/C++, IEC 61131) eine einheitliche Variablenschnitt stelle zum gegenseitigen Daten austausch. Dieses Standard Va-riablen Interface (SVI) steht auch für Simulink®-Anwendungen in Form von Blöcken voll zur Verfügung. Un gehinderte Kommunikation zu anderen Anwendungen, Diagnose- oder Visualisierungssystemen ist damit selbstverständlich.

Eigener QuellcodeVorhandener eigener Quellcode in den Sprachen C und C++ lässt sich direkt in die Blockmodelle aufnehmen. Bereits entwickelte und erprobte Algorithmen sind somit integrierbar, was bereits getätigte Investitionen schützt.

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Regelungstechnik leicht gemachtDer Funktionsumfang von MATLAB® und Simulink® und die zugehörigen spezi-fi schen Toolboxen wie z.B. Control System Toolbox, System Identifi cation Toolbox oder Signal Processing Toolbox bieten Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben der Regelungs technik. Von der Streckenidentifi -kation über höherwertige Regler (Beobachterstruktu ren, Fuzzy Control, MIMO,...) bis hin zu adaptiven Systemen sind umfassende Funktionalitäten fertig integriert. Eigentlich naheliegend, diese perfekt abge stimmten Mög lich keiten direkt für die Echtzeitregler-Programmie-rung zu nutzen. Mit M-Target for Simulink® gelingt das – auf Knopfdruck und ohne Codierung.

Regelung und Ablauf voll im Griff

Ablaufketten und ZustandsmaschinenIn der Automation geht es nicht immer um diskrete Analogsignale und Regelungen. Vielmehr besteht eine der Kernaufgaben in der Realisierung von Ablaufketten und komplexen Zustands automaten. Und auch hier ermöglicht M-Target for Simulink® die umfassende Lösung. So können neben den Blockschaltbildern von Simulink® auch die Zustandsdiagramme von Statefl ow® einfachin Echtzeitprogramme übersetzt werden. Zudem darf ein und dieselbe Applikation gemischt aus Statefl ow® und Simulink® Blockschaltbildern aufgebaut werden.

» Komplexe Regelungen und Optimierungen sind die Grund-lage für echte Energieeffi zienz – mit M -Target for Simulink® haben wir die ideale Basis auf dem Weg zu produktnaher Software gefunden. Die gelungene Integration mittels etablierter Standards ermöglicht uns eine ziel orientierte Entwicklung.«

Dirk Rauf, Teamleiter Softwareintegration, Enerday GmbH (Deutschland)

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Nahtlose Einbettung, integrierte Höchstleistung

Das Bachmann M1-Automatisierungssys tem stellt eine umfangreiche, industrie er probte Gesamtlösung dar. Von der Anschluss-möglichkeit aller üblichen Industrie-Signal-standards über Feldbusse und Realtime-Ethernet bis hin zu IT-Protokollen sind alle Schnittstellen fertig verfügbar.

Eigene Module für Funktionale Sicherheit bisSIL 3 nach IEC 61508 oder Performance Level e nach ISO 13849 sind weitere Standardkomponenten des Sys tems. Die hoch-effi ziente Programmierbarkeit in den Sprachen der IEC 61131-3, C/C++ und Java erlaubt kosteneffektive Weiterver-wendung aller bereits realisierten Algorith-men und Abläufe.

M-Target for Simulink® erweitert das Funktionsspektrum um die Möglichkeiten von MATLAB® und Simulink®. Der Anwen-der muss sich also nicht entscheiden, ob konventionell oder modellbasiert entwi-ckelt werden soll – vielmehr stehen alle Schnittstellen für eine komfortable Inte-gration zur Verfügung. Die in die verschiedenen Sprachen wie C/C++ oder IEC 61131 entwickelten Pro-gramme können gleichzeitig parallel auf dem M1-System verarbeitet werden. Das unterlagerte Betriebssystem erlaubt harte Echtzeit und höchsten Determinismus. Zu-dem stehen Schnittstellen zum Austausch von Variablenwerten, sowohl lokal am selben Gerät, als auch über das Netzwerk bereit.

Durch die enge Integration in die etablierteSteuerungslandschaft können die um-fangreichen Werkzeuge des Engineering-Tools SolutionCenters auch im Umgang mit M-Target for Simulink® genutzt werden. Zudem stehen die Fernwartungsfunktiona-litäten und die lokalen Speichermedien für Datenzugriff bzw. Ab lage zur Verfügung.

Echtzeit-Betriebssystem

Eingang Ausgang

Simulink®

Programme

z.B. 250 μs

C/C++Programme

z.B. 100 μs

JavaProgramme

z.B. 10 ms

Java EmbeddedEchtzeit

Task-Modell der M1-Steuerung

TCP/IPHTTPSOAPSSL

SMTPSNTPpppSMS

IEC 61131Programme

IEC 61131Programme

z.B. 3 ms

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Bachmann Automatisierungslösung

OPERATOR - TERMINALS

WEB - TERMINALS

Das Produktspektrum des Bachmann Auto-matisierungssystems ermöglicht homo-gene, ganzheitliche Lösungen. Vom Antrieb über das Bussystem zur Steuerung und bis hin zur Visualisierung.

Automatisierungssysteme von Bachmannelectronic stehen für außerordentliche Robustheit, höchste Performance und offene Schnittstellen.

MODBUS

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CONTROL - TERMINALS

INDUSTRIE-PCS

STEUERUNGS- UND REGELTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK

» Die Funktionalität und Robustheit der M1 ist überzeugend. Mit der Möglichkeit direkt in Simulink® unsere Algorithmen zu entwickeln, konnten wir die Kompensation von 3 Metern Wellengang für das Serienprodukt in Bestzeit realisieren.«

Jurriaan Hartog, Consultant, Cofely Noord west BV (Niederlande)

IEC 61400-25

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IEC 61850

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In der Sprache der Lösung

Eine große Herausforderung der Simulationist die Beschreibung der Wirklichkeit – alsodes Prozesses – mit den abstrakten Metho-den der Mathematik. Durch die Blocksprachevon Simulink® und die umfassenden Biblio-theken kann dies drastisch erleichtert werden.

Als Vereinfachung stehen Erweiterungen in Form von Toolboxen zur Verfügung, die un mittel bar die Problembeschreibung in der jeweiligen physikalischen Domäne ermöglichen. So muss beispielsweise bei einem Prozess bestehend aus einem Hydraulikzylinder, einer Pumpe und einem Regelventil nicht mehr die entsprechende Differenzialgleich ung des schwingungsfä-higen Systems formuliert werden, sondern es werden lediglich die verwendeten Kom-po nenten als grafi sche Blöcke ins Modell eingefügt und verschaltet.

M-Target for Simulink® erlaubt die Verwen-dung von domänenspezifi scher physika-lischer Modellierung für die Prozessmodelle.

Somit kann jeder der beteiligten Experten für Mechanik, Hydraulik und Regelungs-technik den ihm vertrauten Teil des Pro-zesses mit ihm bekannten Komponenten beschreiben, weiter entwickeln und verfei-nern, ohne dabei die anderen Domänen im Lösungsmodell vollständig verstehen zu müssen. Das Modell bleibt trotzdem immer konsistent, jede Änderung kann sofort getestet werden.

• SimscapeBasis-Toolbox als Grundlage für die Model-lierung von physikalischen Netzwerken mit der Bereit stellung von einfachen mecha-nischen, elektrischen, hydraulischen und thermodynamischen Blöcken und der Un-terstützung der objektorientierten Simscape Programmiersprache zur Erstellung von anwenderspezifischen Komponenten

• SimMechanicsBereitstellung von Bibliotheken zur Simula-tion und Visualisierung dreidimensionaler, mechanischer Systeme in Form von MKS (Mehrkörpersimulationen)

• SimHydraulicsBibliothek mit hydraulischen Komponenten wie Pumpen, Speicher, Ventile und verschie-denen Fluiden

• SimDrivelineModellierung und Simulation von mecha-nischen Antriebssträngen mit Getrieben, rotierenden Wellen und Kupplungen

• SimElectronicsTools für die Modellierung von elektronischen Baugruppen und elektromechanischen Systemen

• SimPowerSystemsSimulation von elektrischen Energiever-sorgungssystemen mit Energieerzeugung, -übertragung, -verteilung und -verbrauch

Physikalische (domänenspezifi sche) Modellierung

Toolboxen zur Erweiterung von Simulink®, mit welcher domänen spezifische Modellierung ermöglicht wird:

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SimDriveline

Beispiel für einen Antriebsstrang in einer Windturbine

SimHydraulics

Beispiel eines hydrauli-schen Positioniersystems mit Proportionalventil und Differentialzylinder

SimPowerSystems

Beispiel eines Generators in Form einer doppelt-gespeisten Asynchron-maschine

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Im Bereich der Offl ine-Signalanalyse bietet MATLAB® und Simulink® seit vielen Jahren an er kannte Standardwerkzeuge in Form entsprechender Toolboxen. Während diese in erster Linie für die Bearbeitung von vorab gemessenen Datenreihen oder Simulations werten Anwendung fanden, bietet M-Target for Simulink® den Sprung in die Online-Welt. Durch die automa-tische Code-Gene rierung ist es möglich, die bewährten Algo rithmen direkt in die Echt-zeitanwendung zu transformieren und damit online im Automatisierungs- bzw. Messsystem zur Verfügung zu haben. Ob aufwändige digi tale Filter, adaptive Signal-konditionierung oder Frequenzgangs- und Ordnungsanalysen – die Möglichkeiten der technisch-wissenschaftlichen Signalverar-beitung können direkt in der Steuerung genutzt werden.

Online-Signalverarbeitung im Automati-sierungssystem wird beispielsweise im Bereich der zustandsbasierten Überwa-chung (Condition Based Monitoring) von Lagern, Getrieben oder ganzen Triebsträn-gen eingesetzt. Die nahtlose Einbindung des CMS-Systems in die Betriebssteuerung erlaubt überdies die Berücksichtigung sämtlicher anderer Prozesswerte wie Temperaturen, Drehzahlen, Umgebungs-bedingungen oder Leistungskenngrößen. Für Korrelationsanalyse und Mustererken-nung stehen überdies in Simulink® zahl-reiche Möglichkeiten offen.

Condition Based Monitoring

Alarm, Serviceinformationoder externe Analyse

M1-CPU

Resultate

Analyse

Erfassung

Sensorsignale

Historie& Referenz

Zwischen-speicher (Erwei terungen)

SignalmodulAIC212

Signalmodul

Lebenszyklusbetrachtung

Mit »Condition Based Monitoring«

Wartungs- und Serviceaufwände

für mechanische Komponenten

und Stillstandszeiten in den Griff

bekommen.

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Online-Condition Monitoring

Ein permanent installiertes System überwacht ständig die Vibrationen an mehreren Messpunkten einer Maschine oder Anlage. Werden Abweichungen beobachtet, welche Schäden vermuten lassen, können die autonom vorgenommen Maßnahmen von einer einfachen Information an die Service-Zentrale bis zum sofortigen Abschal ten der Maschine reichen.

Frequenzanalyse

Darstellung eines zeitlichen Ausschnittes eines Signalverlaufs als dessen Frequenzspektrum. Die mittels Fourier-Analyse ermittelte Transformation erlaubt die selektive Überwachung charakte-ristischer Frequenzbänder für bestimmte Schadensarten (abhängig von der jeweiligen Kinematik).

Ordnungsanalyse

Wird die aktuelle (Haupt-)Drehfrequenz aus einem Spektrum herausgerechnet, so erhält man relative Beziehungen der einzelnen Frequenzbänder zueinander unabhängig von der aktuellen Drehzahl einer Welle. Diese Darstellung ist oft aussagekräftiger als ein reines Frequenzspektrum.

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M-Target for Simulink®

Anwendungsbereiche

Modellbasierte Entwicklung ja, mit Simulink® / automatische Code-Generierung

Offl ine-Simulation ja

Hardware-In-The-Loop ja

Echtzeitprogrammierung ja

Regelungstechnik ja (PID, Observer, Fuzzy, MIMO, ....)

Signalverarbeitungja, synchrone oder blockweise Verarbeitung (Frame-Based-Processing)

Abläufe- und Zustandsmaschinen ja, mit Statefl ow®

Signalschnittstellen1)

Digitale Signale24 V Einheitssignal Input (zählerfähig, interrupt-fähig)24 V Einheitssignal Output (PWM-fähig) 5V TTL Input / Output

Analoge Signale±1 V, ±10 V Einheitssignal Input / Output0(4) .. 20 mA Einheitssignal Input / Output

TemperaturfühlerPT100PT1000Thermoelemente Typ J, K, N, ....

Position, Winkel, Lage Inkrementalgeber, SSI

Kraft-/Dehnungsmessung Dehnmessbrücken

Vibrationen, Beschleunigungen ICP-Beschleunigungssensoren (bis 50 kS/sec)

Sondersignale Schrittmotoransteuerung, PWM (DC-Motoren)

Busschnittstellen

Ethernet Standard Ethernet Kommunikation mit UDP/IP, TCP/IP etc.

Echtzeit-Ethernet

PROFINET IO RTPROFINET IO IRTETHERCATMODBUS TCP

Feldbusse, Remote I/O

CAN, CANopenPROFIBUS DPSERCOSDEVICENETMODBUS RTUFASTBUS (Fiber optics)

Serielle Kommunikation RS232, RS422/485 (3964R, AS511, individuell programmierbar)

Leistandskommunikation

OPCIEC 61850IEC 61400-25DLL-Schnittstelle, Java-Klassenbibliothek (für individuellen Datenzugriff durch SCADA / BDE)

1) über Bachmann M1-Module

Technische Daten

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M-Target for Simulink®

Software-Schnittstellen

Prozesskommunikation SVI (Standard Variablen Interface), SMI (Standard Module Interface)

Parallel ablaufende Software IEC 61131-3 (ST, FBD, IL, LD, SFC), C, C++, Java

Software-Schnittstelle M-Target C/C++ (M-Target-Modelle können mit eigenen Programmen ergänzt werden)

Dateisystemja, auf Flash-Wechselmedien, Festmedien, RAM, remanentem RAM

IT-Standards SNMP, SMTP, SNTP, DHCP, DNS, Routing, Port-Mapping,

Web-Server ja

Echtzeitsystem

Echtzeitbetriebssystem VxWorks

Multitasking ja, preemptiv

Mehrere M-Target-Modelle ja, gleichzeitig / unterschiedliche Prioritäten möglich

Prioritätsebenen 255

Task-Modelle Single-Rate/Single-Task, Multi-Rate/Single-Task, Multi-Rate/ Multi-Task

Zykluszeiten ab 200 μs frei wählbar (anwendungsabhängig)

SynchronisationHardware-Interrupts (Signal-Schnittstellen), Hardware-Takt (Sync), CPU

Mischbetriebja, Software-Module (Prozesse) in IEC 61131-3 (ST, FBD, IL, LD, SFC),C, C++, Java können parallel zu Simulink®-Modellen ablaufen

Monitoring„External Mode“ von Simulink®

Oszilloskop-Prozess, Variablen-Watch (Bachmann Standards)

Bibliotheken

Bachmann I/O- und Funktionsmodule ja, in M-Target enthalten

Funktionserweiterungen2) jeweilige Toolboxen von MathWorks

Domänen-Modellierung2) jeweilige Toolboxen von MathWorks

Systemvoraussetzugen

Echtzeitsystem Bachmann M1 CPUs der Serien MX, MPC, ME und MHBachmann Control Terminals der Serien CT300 und CT200

Engineering-Rechner IBM-kompatibler PC unter Windows XP/Vista2 GB RAM (Vista: 3 GB), Prozessor Intel Core Duo 2 GHz oder besser, Bildschirmaufl ösung ≥1280 x 1024 TrueColor, >1 GB freie HDD, Ethernet-Schnittstelle

Engineering-Software MATLAB® mit Simulink® und Realtime Workshop® (jeweils unter-stützte Versionen laut Datenblatt), Toolboxen von MathWorksentsprechend Anwendungsfall, M-BASE Version 3.20 oder höher.

2) Voraussetzung ist Tauglichkeit für Realtime Workshop

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Digitale Simulation, modellbasierte Ent-wicklung und der enorme Funktionsum fang von MATLAB® und Simulink® können unab-hängig von der Zielanwendung ent schei-dende Vorteile bieten. Selbst die Abbil-dung von hochspezialisierten Algorithmen fernab der üblichen Steuerungslösungen gelingt mühelos. Die Transparenz und Effi -zienz im Entwicklungsfl uss mit M-Target for Simulink® reduziert Risiken und verringert Kosten. Kürzeres Time-to-Market schafft entscheidende Wettbewerbsvorteile.

Industrien und Anwendungen

Bachmann: Im Dienste von

Industrie und Wissenschaft

Bachmann electronic ist ein High-Tech-Unternehmen der Automatisierungsbran-che mit zukunftsweisendem Produktport-folio. Seit der Gründung 1970 versteht sich Bachmann electronic als Trendsetter und zuverlässiger Partner für anspruchs-volle Anwender. Zahllose Referenzen in verschiedenen Industrien belegen einen begeisterten Kundenstamm. Durch die internationale Präsenz eigener Nieder-lassungen in Europa, Nordamerika und Asien kann der enge Kontakt mit global agierenden Kunden gewährleistet werden.

Bachmann electronic ist neben dem starken Anwenderfokus das Engagement in Wissenschaft und Forschung ein zentrales An liegen. Deshalb unter-stützt Bachmann electronic Bildungs-einrichtungen und Forschungszentren weltweit mit Produkten und Know-how. Zahlreiche Industrie koopera tionen mit Dritten konnten so be gründet werden.

Partnerschaft

Bachmann electronic ist im Rahmen des Connections Program Produktpartner von MathWorks. Grundlage hierfür sind nachgewiesene Qualifi kationen der Bachmann Mitarbeiter, überprüfte Produkte und der von mehreren Endkunden bestätigte, erfolgreiche Einsatz in realen Anwendungen. Der MathWorks-Partnerstatus ermöglicht Bachmann Zugriff auf interne Informationen von MATLAB® und Simulink®, frühe Vorabversionen und Entwicklungsunter-stützung. Gemeinsam durchgeführte Seminare und Messen unterstreichen eine erfolgreiche und kundenorientierte Partnerschaft.

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Motion-Control

Condition Monitoring

Testsysteme

Energie-einsparung

Simulation

Abläufe & Sequenzen

Signal-analyse

MesstechnikEnergie-

vernetzung

Prozess- optimierung

Regelungs-technik

Anlagen-technik

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InnovationMit M-Target for Simulink® wird die fort-schrittliche Welt der modellbasierten Entwicklung und Simulation auch für die Industrieautomation Wirklichkeit. Kür-zere Entwicklungszyklen und geringere Risiken bringen Wettbewerbsvorteile und Kostenersparnis. Früher nicht re-alisierbare Innovationspotenziale rü-cken mit den Automatisierungslösungen von Bachmann electronic in greifbare Nähe. Althergebrachte Abgrenzungen der Steuerungstechnik sind obsolet.

Qualität und Effi zienzDer Einsatz von höherwertigen Algorith-men steigert Produktqualität und senkt Nachbearbeitungskosten/Ausschuss. Die zunehmend entscheidende Energieeffi -zienz von Maschinen und Anlagen lässt sich durch neuartige Regel- und Opti-mierungskonzepte verwirklichen. Diszi-plinen, in denen Lösungen mit M-Target for Simulink® ihre Stärken ausspielen.

WissensintegrationDurch die Darstellung von Signalpfaden und Abläufen in allgemein verständlichenGrafi ken sind Prozess-Spezialisten, Auto-matisierer und Informatiker nicht längerisoliert. Die gemeinsame Basis ist ver-ständlich und vertraut. Tausende Industrie-Anwender, Universitäten und Forschungs-zentren weltweit nutzen, kennen und

Mehrwert, Sicherheit und Investitionsschutz

lehren die Systemwelt von MATLAB® undSimulink®. Wissen ist nicht länger in unverständlichem, maschinenbezogenenCode vergraben, sondern zugänglich undtransparent. Teams können als Teamwirken und wachsen.

InvestitionsschutzGleichzeitig stehen alle üblichen Program-miermodelle und Sprachen der klassischen Automation oder Embedded-Technologie weiterhin zur Verfügung. Die bereits ge-tätigten Investitionen und das oft über Jahre kummulierte Know-how bleiben erhalten. Offene Industriestandards ergän-zen so die neue Welt und ermöglichen eine sanfte und skalierbare Migration statt einer „alles oder nichts“ Entscheidung.

Kosteneffi zienz„Mit der besseren Lösung schneller am Markt sein“ – so oder ähnlich lautet das Paradigma unseres globalisierten Zeit-alters. Und dabei hilft M-Target for Simulink® mit dem M1-Automatisie-rungssystem von Bachmann electronic. Kalkulierbare und im Verhältnis zum Nutzen auch preiswerte Investitionen machen sich rasch bezahlt. Das kunden-freundliche Lizenzmodell für M-Target for Simulink® verzichtet auf stück-bezogene Laufzeitlizenzen und bela-stet so die Produktrentabilität nicht.

» Eine besondere Eignung für den Einsatz in Lehre und Ent-wicklung bieten die M1-Automatisierungssysteme durch die Vielseitigkeit und Mächtigkeit ihrer Entwicklungs-werkzeuge, insbesondere bei anspruchsvollen Aufgaben der Regelungstechnik durch Nutzung von M-Target for Simulink für Lösungsumsetzung und Erprobung mit Hardware-In-The-Loop.«

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schumacher, Automatisierung und Regelungstechnik, Fachhochschule Wilhelmshaven (Deutschland)

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Ihr Partner für Automatisierungslösungen

Unser Ziel ist Ihre ZufriedenheitWir bieten Ihnen für jede Phase Ihres Automatisierungsprojektes professionelle Unterstützung von der Konzeptentwicklung über die Realisierung und Inbetriebnahme bis zu Wartung, Training und Schulung: Sie erhalten genau die Unterstützung, die Sie für notwendig halten.

Beratung – Technik will verstanden werdenMit Kompetenz und Wissen steht Bach-mann Ihnen als erfahrener Automatisie-rungsprofi im gesamten Projektverlauf beratend zur Seite. In enger Zusammen-arbeit mit Ihren Spezialisten unterstützen wir Sie bei der Planung und Projektierung einer individuell auf Sie zugeschnittenen Automatisierungstechnik. Da unsere Komponenten konsequent als Teil eines Baukastensystems entwickelt werden, ist eine Skalierbarkeit auf unterschiedlichste Anforderungen sichergestellt.

Die gemeinsame Entwicklung der System-lösung gibt Ihnen die notwendige Entscheidungssicherheit.

Programmierung – Umsetzung der Anforderungen in Software-Lösungen Unsere fl exibel handbaren Software- und Engineering-Tools decken alle Aspekte im Engineering-Prozess ab und ermöglichen eine effi ziente, kundenspezifi sche Pro-grammerstellung. Damit behalten Sie auch bei der Instandhaltung Transparenz, Kontinuität und Sicherheit.

Schulungen – profi tieren Sie von unserem WissenFundiertes Know-how in Verbindung mit erstklassigen Produkten ist der Schlüssel zur perfekten Automatisierung. Bachmann bietet Ihnen beides: Unser Schulungsan-gebot umfasst fachkompetente Trainings für alle Bereiche der Automatisierungs-technik. Von Standardkursen zur Program-mierung, über Bachmann Produktschu-lungen bis hin zu individuell auf Ihre Bedürfnisse angepasste Schulungen. Auf Wunsch auch gerne direkt vor Ort – in Ihrem Unternehmen. Mit einem „Training on the Job“ vermitteln wir Ihnen das anwendungsbezogene Wissen.

Service – immer in RufweiteSchnelle Antworten auf Ihre Fragen – in kürzester Zeit. Bachmann leistet Service ohne Umwege – dort, wo Sie uns brauchen.

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Bachmann Offi ce BochumBachmann electronic GmbHUniversitätsstraße 14244799 Bochum, GermanyP +49 (0) 234 / 93 25 98-0offi ce.bochum@bachmann.info

Bachmann Offi ce HofBachmann electronic GmbHOsseckerstraße 17495030 Hof, GermanyP +49 (0) 92 81 / 1 40 96-68offi ce.hof@bachmann.info

Bachmann Offi ce MeinerzhagenBachmann electronic GmbHVolmestraße 158540 Meinerzhagen, GermanyP +49 (0) 23 54 / 7 08 69-0offi ce.meinerzhagen@bachmann.info

Bachmann Offi ce StuttgartBachmann electronic GmbHBusinesspark StuttgartZettachring 6, 2. OG70567 Stuttgart, GermanyP +49 (0) 711 / 72 20 71 03offi ce.stuttgart@bachmann.info

Dänemark

Bachmann Offi ce SilkeborgBachmann electronic DanmarkVejlsøvej 518600 Silkeborg, DenmarkP +45 70 20 28 34offi ce.silkeborg@bachmann.info

Benelux

Bachmann Offi ce Veenendaal Bachmann electronic NederlandVendelier 653905 PD Veenendaal, NetherlandsP +31 (0) 85 /210 05 50offi ce.veenendaal@bachmann.info

Tschechische Republik

Bachmann Offi ce PragBachmann electronic s.r.o.Miroveho hnuti 2137 / 7149 00 Prag 4, Czech RepublicP +420 272 910 427offi ce.prag@bachmann.info

USA

Bachmann Offi ce ChicagoBachmann electronic Corp4201 Grove Avenue,Gurnee, IL 60031, USAP +1 847 / 249 30 03offi ce.chicago@bachmann.info

China

Headquarters ChinaBachmann electronic TechnicalServices (Shanghai) Co., Ltd.

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Bachmann Offi ce BeijingBachmann electronic Technical Services (Shanghai) Co., Ltd, Beijing Branch

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Indien

Bachmann Offi ce PuneBachmann electronic IndustrialAutomation Private Limited, Pune1/E, Classic Building, North AvenueKalyani NagarPune 411006, IndiaP +91 (0) 20 40 04 61 92offi ce.pune@bachmann.info