title: Systembewertung und Performanceanalyse von SPS-Systemen zur Prüfstandsregelung
Creators: name: Demuth, Christoph
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften

description: Matrix Laboratory (Matlab)/Simulink-Modelle werden häufig für die Prüfstandsregelung eingesetzt und auf optimierten Hardwarelösungen implementiert, um schnelle Reaktions- und Verarbeitungszeiten zu gewährleisten. Alternativ können diese Modelle auch direkt auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) implementiert werden, die standardmäßig in einem Prüfstand zur Realisierung von Sicherheitsfunktionen integriert ist. Erreicht diese SPS eine vergleichbare Performance in der Modellausführung ohne Funktionalitätseinschränkungen, kann sie auch für ausgewählte Anwendungsbereiche zur Prüfstandsregelung eingesetzt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, Implementierungsmöglichkeiten von Matlab/Simulink-Modellen auf einer SPS aufzuzeigen und zu bewerten sowie die Performance ausgewählter Steuerungshardware zu analysieren. Nach einer Literaturrecherche und Experteninterviews mit dem Kooperationspartner werden Anforderungskriterien für eine Systembewertung definiert. Im praktischen Teil werden Modellimplementierungen von ausgewählten Testfunktionen sowie eine Performanceanalyse der Hardware durchgeführt und bewertet. Bei der Performanceanalyse wird einerseits die Modellausführungsgeschwindigkeit auf der CPU selbst und andererseits die Signallaufzeitverzögerung der dezentralen Ein-/Ausgabemodule bestimmt. Das Ergebnis dieser Masterarbeit ist eine Systembewertung der SPS-Systeme der Hersteller Siemens und Beckhoff für die Prüfstandsregelung. Aus dem ermittelten Signallaufzeitverzögerungen und Grenzfrequenzen der Systeme lassen sich potenzielle Anwendungsbereiche ableiten. Daher ist das gesammelte Wissen aus dieser Masterarbeit für Ingenieure zur Erstellung und Implementierung von Matlab/Simulink-Modellen auf einer SPS sowie für den Reglerentwurf interessant.
description: Matrix Laboratory (Matlab)/Simulink models are often applied for the test bench control and implemented on optimized hardware solutions to ensure fast reaction and processing time. Alternatively, these models can also be implemented directly on a programmable logic controller (PLC), which is typically included in a test bench to achieve safety functions. If this PLC achieves comparable performance in model execution without limitation of functionality, it could also be applied for selected application areas the test bench control. The aim of this thesis is to identify and evaluate implementation possibilities of Matlab/Simulink models on a PLC and analyse the performance of the selected hardware. After literature research and expert interviews with the cooperation partner, requirement criteria for a system evaluation are defined. In the practical part, the model implementation of testcases as well as a performance analysis from the hardware are carried out. In the performance analysis, the model execution speed on the CPU itself and the signal propagation delay of the decentralized Input/Output Moduls are determined. The output of this master thesis is a system evaluation of the PLC system from the manufacturers Siemens and Beckhoff for the test bench control. Possible application areas can be derived with the determined signal propagation delays and limiting frequencies of the systems. Therefore, the gathered knowledge from this master thesis is relevant for engineers to create and implement Matlab/Simulink models on a PLC and for controller design.