Definition und Zweck:
Die MATLAB/Simulink-Integration bezeichnet die Fähigkeit von Automatisierungssystemen (insbesondere Beckhoff TwinCAT) zur nahtlosen Verbindung und zum Datenaustausch mit der Softwareumgebung MATLAB/Simulink von MathWorks. Das Hauptziel dieser Integration ist es, die Vorteile des Model-Based Design (Modellbasierte Entwicklung) in die industrielle Automatisierung zu bringen.
Sie ermöglicht es Ingenieuren, Regelungsalgorithmen, Motion-Control-Strategien oder Simulationsmodelle in Simulink zu entwickeln, zu testen und anschließend den generierten Code direkt in die SPS- oder Motion-Control-Runtime zu übertragen.
Funktionsweise und Vorteile (Beispiel Beckhoff TwinCAT):
Bei Beckhoff TwinCAT erfolgt die Integration typischerweise über den TwinCAT 3 Engineering-Adapter für MATLAB/Simulink. Dies ermöglicht:
- Modellierung und Simulation: Entwicklung von dynamischen Systemmodellen und komplexen Algorithmen in Simulink.
- Automatische Code-Generierung: Generierung von optimiertem SPS-Code (z.B. Strukturierter Text) oder C/C++-Code direkt aus den Simulink-Modellen. Dies reduziert den manuellen Programmieraufwand und minimiert Fehler.
- Hardware-in-the-Loop (HiL): Simulation des Maschinenverhaltens in Simulink, während die SPS (TwinCAT Runtime) mit dem Simulationsmodell in Echtzeit kommuniziert.
- Software-in-the-Loop (SiL): Testen des generierten Codes in einer simulierten Umgebung.
- Rapid Prototyping: Schnelle Implementierung und Test neuer Algorithmen auf der realen Hardware.
- Parameter-Tuning: Optimierung von Regelkreisparametern durch Simulation.
- Echtzeitfähigkeit: Der generierte Code läuft in der Echtzeitumgebung der Steuerung.
Relevanz in der Automatisierung:
Die MATLAB/Simulink-Integration ist von entscheidender Bedeutung für anspruchsvolle Anwendungen in der industriellen Automatisierung:
- Motion Control: Entwicklung und Optimierung von komplexen Bewegungsalgorithmen für Roboter und CNC-Maschinen.
- Regelungstechnik: Implementierung und Abstimmung von fortgeschrittenen Regelstrategien.
- Simulation und Virtuelle Inbetriebnahme: Reduzierung der realen Inbetriebnahmezeiten durch umfangreiche virtuelle Tests.
- Schnellere Time-to-Market: Durch die Beschleunigung des Entwicklungszyklus.
- Qualitätssicherung: Erhöhung der Softwarequalität durch modellbasierte Tests.
Diese Integration ist ein Paradebeispiel für die Konvergenz von Engineering-Tools und Automatisierungssoftware und ein wichtiger Treiber für Industrie 4.0.
→ Siehe auch: TwinCAT, Model-Based Design, MATLAB/Simulink, Virtuelle Inbetriebnahme, Simulation, Beckhoff Automation
