{"id":1349,"date":"2019-04-04T20:46:20","date_gmt":"2019-04-04T18:46:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.digifai.com\/?p=1349"},"modified":"2025-06-13T09:12:44","modified_gmt":"2025-06-13T07:12:44","slug":"warum-simulation-in-der-steuerungstechnik-kein-schwachsinn-ist","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.digifai.com\/de\/neues\/warum-simulation-in-der-steuerungstechnik-kein-schwachsinn-ist\/","title":{"rendered":"Warum Simulation in der Steuerungstechnik kein Schwachsinn ist"},"content":{"rendered":"

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So ein Schwachsinn! Das ist die Antwort mancher Kollegen, wenn es um die Themen 3D-Simulation, digitaler Zwilling oder virtuelle Inbetriebnahme in der Steuerungstechnik geht. Tatsache ist, dass viele dieser Kollegen aber nicht genau wissen, was hinter dem Thema 3D-Simulation steckt und welche Vorteile sich f\u00fcr Steuerungsprogrammierer daraus ergeben. Die M\u00f6glichkeiten sind bahnbrechend \u2013 wenn man sich denn traut\u2026<\/p>\n

Mein Zugang zur Simulation<\/h3>\n

Ich habe lange Zeit als Regelungstechniker f\u00fcr Pr\u00e4zisionsmessger\u00e4te gearbeitet. Jeder, der ernsthaft Reglungstechnik betreibt, simuliert, und zwar lange bevor \u00fcberhaupt eine Zeile Code geschrieben wird. Zuerst werden mathematische Modelle der Regelstrecke erstellt. Diese Modelle erm\u00f6glichen es erst, mit Hilfe schlauer Algorithmen effiziente Regelungen zu entwerfen. Die Tatsache, dass Regler und Regelstrecke als mathematisches Modell vorliegen, macht eine Simulation des gesamten Regelkreises naheliegend: Die Regelung wird am Modell der Regelstrecke simuliert, sprich getestet. Und testen hei\u00dft, den simulierten Regelkreis mit allen erdenklichen St\u00f6rungen zu torpedieren, Modellparametern an die Grenzen zu bringen, Einschaltverhalten unter verschiedensten Bedingungen auszuprobieren, sogar Rechenungenauigkeiten im Regler werden in der Simulation getestet. Erst wenn wirklich sichergestellt ist, dass die Regelung wie gew\u00fcnscht funktioniert, wird Code geschrieben und an der realen Regelstrecke getestet.<\/p>\n

Und nun raten Sie mal: Die Regelung funktioniert dann auch tats\u00e4chlich in der Realit\u00e4t! Nat\u00fcrlich ist in den meisten F\u00e4llen ein Feintuning der Regelparameter notwendig denn das mathematische Modell bildet die Realit\u00e4t meistens nur n\u00e4herungsweise ab. Aber die Struktur des Reglers, das Einschaltverhalten, die Reaktion auf St\u00f6rungen, das alles funktioniert!<\/p>\n

Die mathematische Modellierung einer Maschine?<\/h3>\n

Steuerungstechnische Aufgaben erfordern in den meisten F\u00e4llen kein mathematisches Modell. Hier ist Ingenieurskunst und logisches Denken gefragt. Steuerungstechniker kennen ihre Maschine und sind in der Lage, mit einem Pflichtenheft und einem Elektroplan SPS-Programme f\u00fcr die komplexesten Maschinen zu erstellen. Da meist bereits parallel zur mechanischen Fertigung der Maschine programmiert wird, kann das Steuerungsprogramm w\u00e4hrend der Entwicklung nur rudiment\u00e4r getestet werden. Richtig getestet wird bei der Hausinbetriebnahme oder, wenn nicht anders m\u00f6glich, beim Kunden.<\/p>\n

Stopp. Beim Kunden? Das muss man wirken lassen.<\/p>\n

Ist es wirklich so, dass wir SPS-Programme erst ganz am Schluss, n\u00e4mlich dann wann die Maschine vollst\u00e4ndig aufgebaut wurde, testen k\u00f6nnen? Viele Gespr\u00e4che mit Steuerungstechniker und F\u00fchrungskr\u00e4ften in dem Bereich haben mir eines best\u00e4tigt: Niemand will freiwillig ein bestehendes und funktionierendes SPS-Programm \u00e4ndern, vor allem nicht, wenn es \u00fcber die Jahre gewachsen ist. Eben weil \u00c4nderungen und deren Auswirkungen erst an der Maschine getestet werden k\u00f6nnen. Trotzdem m\u00fcssen wir genau das tun.<\/p>\n

Warum ist das so?<\/h3>\n

Vollst\u00e4ndiges Testen von Steuerungssoftware ist nicht gerade trivial. Die mechanische Fertigung und Montage von Maschinen dauert meist lange, d.h. die Programmierung der Steuerung startet bereits bevor die Maschine tats\u00e4chlich verf\u00fcgbar ist. Die Maschinen sind oft gro\u00df und k\u00f6nnen wenn \u00fcberhaupt nur teilweise im Haus aufgebaut werden. Bei einem Retro-fit bestehender Anlagen \u2013 also das Aufr\u00fcsten der steuerungstechnischen Komponenten \u2013 soll die Stillstandszeit so gering wie m\u00f6glich gehalten werden, testen ist also nur eingeschr\u00e4nkt m\u00f6glich.<\/p>\n

Es w\u00e4re jetzt falsch zu behaupten, dass Steuerungsprogramme heute nicht getestet werden. Ganz im Gegenteil! Steuerungstechniker sind kreativ und haben sich in Ihrem Code diverse Simulationsmodi und Bausteine zurechtgelegt. Das Problem dabei? Es handelt sich meist um Strukturen, die nicht auf physikalischen Grundgesetzen basieren und daher nur schwer erweiterbar bzw. auch leider sehr fehleranf\u00e4llig sind.<\/p>\n

Ich gebe Ihnen ein Beispiel: Nehmen wir ein F\u00f6rderband mit je einer Lichtschranke am Anfang und am Ende des F\u00f6rderbandes. Die Richtung des F\u00f6rderbandes soll sich \u00e4ndern, wenn eine Flasche die entsprechende Lichtschranke unterbricht. Ein einfacher Ansatz zum Testen der Funktion w\u00e4re nun ein Simulationsbaustein zu programmieren, der nach einer fixen Zeit die Signale der Lichtschranken entsprechend schaltet. Doch was ist, wenn sich die Gr\u00f6\u00dfe der Flaschen \u00e4ndert? Was, wenn zwei Flaschen auf dem F\u00f6rderband sind?<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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