Entwicklung von Digitalen Zwillingen für Regelkreise in industriellen Netzwerken

Das Projekt auf einen Blick: Für ein Öl- und Gasunternehmen in den Vereinigten Arabischen Emiraten entwickelte Promwad einen industriellen digitalen Zwilling, der Prozessanlagen wie eine Destillationskolonne simuliert und Ingenieuren ermöglicht, Regelkreise in Echtzeit zu entwickeln und zu testen. Das auf einem Xilinx Kria SoM basierende Gerät ist in Echtzeit mit Simulink verbunden, bindet Sensoren und Aktoren über EtherCAT, PROFINET und EtherNet/IP an und kann sowohl analoge Signale (4–20 mA, 0–10 V) als auch diskrete Signale erzeugen und simulieren. Es speichert Sensordaten auf einer SD-Karte und bietet dem Kunden damit ein zentrales Werkzeug zur Prozessoptimierung, Leistungsbewertung und fundierten Entscheidungsfindung im Betrieb.

Client & Kunde & Herausforderung

Ein Öl- und Gasunternehmen aus den Vereinigten Arabischen Emiraten beauftragte uns mit der Entwicklung digitaler Zwillinge, um Regelkreise mit Echtzeitsimulation zu erstellen.

Lösung

1. Konzeptentwicklung 

Die Hauptfunktion des Geräts besteht darin, ein digitales Zwillingssystem für technologische Objekte zu erstellen. Zum Beispiel umfasst dies die Simulation einer Destillationskolonne und die Möglichkeit, Regelkreise zu erstellen.. 

2. Hardware-Design 

Für die Entwicklung industrieller digitaler Zwillinge nutzten wir das Xilinx Kria SoM. Unser Ingenieurteam entwickelte zudem eine spezialisierte Umgebung, die Echtzeitkommunikation mit Simulink ermöglicht. Das Gerät unterstützt alle industriellen Netzwerke, einschließlich EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP, usw. 

Der Kunde kann Sensordaten erfassen und auf einer SD-Karte speichern, die für das Gerät verwendet wird. 

Das fertige Gerät hat folgende Eigenschaften:

• Anschlussmöglichkeit für Sensoren und Aktoren; 
• Unterstützung analoger Signale 0-20 mA, 4-20 mA, 0-10V und diskreter Signale 0-5V, 0-24V; 
• Simulation aller analogen und diskreten Signale; 
• Display-Port mit Benutzeroberflächenvisualisierung 

Technologien: Matlab, Simulink, C++, Rust, PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, Qt. 

Geschäftswert

Durch die Implementierung von digitalen Zwillingen, die mit Echtzeitmodellierung entwickelt wurden, steigert unser Kunde die betriebliche Effizienz sowie die Überwachungs- und Kontrollmöglichkeiten. Die Fähigkeit, Sensordaten zu erfassen und auf einer SD-Karte zu speichern, bietet eine praktische Datenaufbewahrung und eröffnet Möglichkeiten für tiefgehende Analysen. Der Kunde nutzt diese Daten, um die Leistung zu bewerten und Trends zu analysieren.