Anlagensimulation
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Anlagensimulation ist ein in der Steuerungstechnik gebräuchlicher Begriff. Er beschreibt die virtuelle Inbetriebnahme von Automatisierungsanlagen an in Echtzeit simulierten Anlagenmodellen (Hardware in the Loop). Im Blatt 1 der VDI 6020 wird der Begriff der Thermisch-energetische Anlagensimulation (TEA) für den Bereich des Bauwesens als Hilfe zur stundenweisen Berechnung von dem Verhalten einer heiz- oder raumlufttechnischen Anlage aufgrund einer vorher durchgeführten Gebäudesimulation definiert.[1]
Zweck
Oftmals trennt man die Automatisierungshardware (z. B. eine Speicherprogrammierbare Steuerung) am Feldbus auf und simuliert die Eingabe- und Ausgabebaugruppen sowie das dynamische Verhalten des Prozesses (siehe auch Dynamisches System). Das exakte dynamische Verhalten des Prozessmodells ist hierbei kein Schwerpunkt. Wichtig bei der virtuellen Inbetriebnahme sind das Finden von Vorzeichenfehlern in der Anwendersoftware der Automatisierungsgeräte und die Austestung von kritischen Prozesszuständen, die in der realen Anlage nicht bzw. nur mit erheblichem Aufwand erprobt werden können. Das Finden von Fehlern in der Logik (z. B. fehlende oder fehlerhafte Verknüpfungen) ist ein weiterer Schwerpunkt der Anlagensimulation.
Die Simulation soll den zeitlichen und finanziellen Aufwand für die Inbetriebnahme reduzieren und die Qualität der Anwendersoftware verbessern. Außerdem ist es somit dem Automatisierungsunternehmen möglich, die durchgeführten Vortests lückenlos durch Archivierung der Testdaten zu dokumentieren.
Thermisch-energetische Anlagensimulation im Bauwesen
Im Bauwesen bezeichnet die thermisch-energetische Anlagensimulation (TEA) nach VDI 6020 die stundenweise Berechnung des Verhaltens heiz- oder raumlufttechnischer Anlagen. Ziel ist die Auslegungsoptimierung von Energiesystemen hinsichtlich Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit, bevor eine Anlage gebaut wird.
Typische Anwendungsfelder sind: Dimensionierung von Wärmepumpen und Solarthermieanlagen, Planung von Photovoltaikanlagen mit Eigenverbrauchsoptimierung, Auslegung von Wärmenetzen und sektorgekoppelten Energiesystemen, Berechnung von Blockheizkraftwerken (BHKW), Nachweis von Energiekennzahlen für Förderanträge.
Literatur
- M. Bechter, M. Blum: Anlagensimulation in Echtzeit. In: Computer & Automation. Heft 11, 2004, S. 23–24.
- S. Kain, C. Heuschmann, F. Schiller: Von der virtuellen Inbetriebnahme zur Betriebsparallelen Simulation – Herausforderungen im Anlagenbetrieb und Nutzenpotentiale der Betriebsparallelen Simulation. Automation 2008, Baden-Baden, 3.–4. Juni 2008, VDI Wissensforum (Hrsg.), VDI Verlag, 2008.
- Sascha Roeck: Echtzeitsimulation von Produktionsanlagen mit realen Steuerungssystemen. Jost-Jetter Verlag, 2007, ISBN 978-3-939890-24-9.