Hard-Realtime-Performanzmodellierung von komplexen Automatisierungssystemen: Eine systematische Methodik für digitale Zwillinge von Feldbus Hard- und Software

Round-Trip-Time, RTT, Latenz, Jitter, Feldbusse, Realtime Automation, Digitale Zwillinge

Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich Campus Minden
Artilleriestr. 9
32427 Minden

Projektpartner

WAGO GmbH & Co. KG

Laufzeit

2015 - 2016

Kurzbeschreibung

SPS-basierte Automationssysteme weisen, abhängig von der Anordnung der SPS bzw. des Reglers, der Feldbusübertragung (Realtime oder Non-Realtime) sowie den IO-Systemen mit ihrem Lokalbus, Software- und Hardware-Verzögerungen in Form von Latenzen und Jitter auf. Diese erscheinen von außen betrachtet zuerst einmal willkürlich.

Im Projekt wurden entlang der Übertragungswege eines komplexen I/O-Systems systematisch alle Verzögerungen identifiziert: synchrone und asynchrone Prozesse, Taskzeiten, Queues usw., aber auch analoge Artefakte der Frontends wie Schaltzeiten und Filter. Durch Kategorisierung und Modellierung als digitale Zwillinge zeigte sich, dass die konstanten und variablen Verzögerungsanteile genau beschreibbar sind. Im Rahmen einer Validierung der Zwillinge für mehrere Feldbus- und Lokalbussysteme wurden die Einzel-Latenzen und -Jitter der jeweiligen Feldbus-Hard- und -Software, SPS-Runtime, des Lokalbusses sowie der IO-Hard- und -Software mit mehreren Hilscher-Netanalyzer in Sub-µs-Genauigkeit gemessen. Anschließend wurden sie modelliert und die Round-Trip-Zeiten der Gesamtsysteme bestimmt und optimiert.