Zusammenfassung: Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung und Forschung von Simulationssystemen für Betriebsumgebungen. Er stellt eine fallbasierte dynamische Simulationsmodellbibliothek und eine auf virtueller Instrumententechnologie basierende Hardware-in-the-Loop-Testsystementwicklungsmethode vor. Abschließend wird ein konkretes Beispiel für ein Testsystem einer Hauptsteuerplatine einer Waschmaschine präsentiert. Schlüsselwörter: Simulation, Virtuelles Instrument, Mess- und Regelungstechnik, Hardware-in-the-Loop. 1. Einleitung: Die moderne Industrie steht vor wachsenden Herausforderungen: starkem Wettbewerb und strengen staatlichen Auflagen zum Umweltschutz. Die wichtigsten Strategien zur Bewältigung dieser Herausforderungen sind die Reduzierung der Entwicklungs- und Testzeiten neuer Produkte, die Senkung der Entwicklungskosten und die Verkürzung des Produkteinführungszyklus. Die wichtigste Lösung für diese Probleme ist der effektive Einsatz von CAD/CAE/CAM-Technologie in der Produktentwicklung und Prozessgestaltung. Zwei der größten Herausforderungen für Entwickler elektromechanischer Produkte sind die rationale Auswahl von Komponenten und Subsystemen zur Erfüllung der Systemanforderungen und die kostengünstige Prüfung der Systemleistung. Die Simulationstechnologie bietet hierfür eine Lösung. Die experimentelle Analyse mittels Simulation ist sehr hilfreich, um mithilfe experimenteller Daten realer Komponenten und Systeme tiefgreifende Erkenntnisse und ein umfassendes Verständnis zu gewinnen. Computersimulationen ermöglichen die Beschreibung und Analyse des Systemverhaltens unter verschiedenen Bedingungen und Parametern. Gleichzeitig lassen sich ausreichende Mengen und qualitativ hochwertige Analysedaten gewinnen. Sie bieten zahlreiche Vorteile, wie beispielsweise den Verzicht auf eine physische Arbeitsumgebung oder komplexe Belastungssysteme, was sie zu einem äußerst attraktiven Forschungsfeld für Technologieentwickler macht. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Forschung im Bereich der Simulationstechnologie primär auf Simulationswerkzeuge, während die Genauigkeit und funktionale Präzision von Simulationsmodellen für moderne elektromechanische Systeme relativ vernachlässigt wurden. Selbst fortschrittlichste Simulationswerkzeuge führen mit einem ungeeigneten Simulationsmodell unweigerlich zu fehlerhaften Simulationsergebnissen. Dies stellt ein zentrales Problem der modernen Simulationstechnologie dar. Virtuelle Instrumentierungstechnologie nutzt gängige Computertechnologie und kombiniert innovative, flexible Softwaremodule mit leistungsstarker Hardware, um leistungsstarke computerbasierte Instrumentierungslösungen zu entwickeln. National Instruments, ein führendes Unternehmen im Bereich der virtuellen Instrumentierungstechnologie, hat ein umfassendes Software- und Hardware-Set für die Entwicklung von Mess- und Steuerungsanwendungen veröffentlicht. Dieses bildet eine solide Grundlage für die Entwicklung von Simulationssystemen und -modellen. Die Forschung an Simulationssystemen für Betriebsumgebungen konzentriert sich zunächst auf Simulationsmodelle und erstellt eine präzise dynamische Fallsimulationsmodellbibliothek für elektromechanische Komponenten und Systeme. Diese dynamische Simulationsmodellbibliothek bietet drei Vorteile: a) Sie stellt eine auf fallbasierter Argumentation basierende Klassifizierungsstruktur für Simulationsmodelle bereit, die die Modelldatenbankstruktur dynamisch an die Bedürfnisse realer Systeme anpasst. b) Sie ermöglicht die Überprüfung der Übereinstimmung zwischen Simulationsmodellen und realen Systemen. c) Sie verfügt über ein Systemidentifikationstool, das präzise Modelle aus realen experimentellen Ergebnissen extrahiert und die dynamische Modellbibliothek rekonstruiert. Diese Vorteile lösen effektiv die Probleme statischer Modellbibliotheken in Simulationsexperimenten: Die dynamische Simulationsmodellbibliothek ist dynamisch und anpassungsfähig und deckt ein breiteres Spektrum an Anforderungen ab. Ein weiterer Schwerpunkt des Laufzeitumgebungs-Simulationssystems ist der Aufbau eines Hardware-in-the-Loop-Testsystems. Mithilfe virtueller Instrumententechnologie wird diese Arbeit vereinfacht. Die spezifische Struktur und die Entwicklungsmethoden werden später erläutert. … Für weitere Details klicken Sie bitte hier zum Herunterladen.