Digitala tvillingar som testverktyg för automationssystem
(2024) In CODEN:LUTEDX/TEIE EIEM01 20241Industrial Electrical Engineering and Automation
- Abstract (Swedish)
- Inom vattenhantering och rening används olika processer och teknologier för att säkerställa att vatten är säkert att konsumera och att avloppsvatten hanteras på ett miljövänligt sätt. För att kontrollera dessa processer och säkerställa ett stabilt flöde och en säker process används olika automatiserade system. Dessa automationssystem kontrollerar allt från olika flöden genom pumpar och ventiler, till mängden av de olika ämnen som tillsätts för att rena vårt vatten. Simulering har blivit en kraftfull metod för att förstå och optimera komplexa processer inom flera vitt skilda industrier. Genom att skapa virtuella modeller av olika processer kan forskare och ingenjörer testa olika scenarier, utvärdera effektivitet och identifiera potentiella... (More)
- Inom vattenhantering och rening används olika processer och teknologier för att säkerställa att vatten är säkert att konsumera och att avloppsvatten hanteras på ett miljövänligt sätt. För att kontrollera dessa processer och säkerställa ett stabilt flöde och en säker process används olika automatiserade system. Dessa automationssystem kontrollerar allt från olika flöden genom pumpar och ventiler, till mängden av de olika ämnen som tillsätts för att rena vårt vatten. Simulering har blivit en kraftfull metod för att förstå och optimera komplexa processer inom flera vitt skilda industrier. Genom att skapa virtuella modeller av olika processer kan forskare och ingenjörer testa olika scenarier, utvärdera effektivitet och identifiera potentiella förbättringar utan att behöva ingripa i verkliga system.
I denna rapport studeras kopplingen mellan automationssystem och simuleringsverktyg. För att nå detta mål skapas en enklare digital tvilling. Arbetet använder sig av Siemens simuleringsverktyg SIMIT för att bygga upp den digitala tvillingen. Automationssystemet som används i arbetet är en del av styrningen till ett verkligt avloppsreningsverk som är programmerat i ABB:s system 800xA. För att utföra kopplingen mellan automationssystem och digital tvilling används en OPC-koppling.
Arbetet visar att kopplingen mellan automationssystem och digital tvilling går att åstadkomma på önskat sätt. Den visar även hur den digitala tvillingen kan användas för att testa automationssystemets funktion och hur den aktuella processen påverkas i olika scenarion. Rapporten diskuterar sedan det framtagna resultatet utifrån aspekterna tekniska implikationer, lärandemiljö, hållbarhetsperspektiv, samt kravbild. Slutligen redogör rapporten för vilka slutsatser som kan dras av detta projekt. Den övergripande målsättningen för detta arbete var att implementera en simuleringslösning för ett avloppsreningsverk samt koppla ihop simuleringen mot en befintlig automationslösning. Detta får anses som möjligt och utfört. Vidare skulle det i simuleringen vara möjligt att göra anpassningar i processen med hjälp av SIMIT, där det även skulle finns grafisk presentation av simuleringen, och påverkan skulle visas i operatörsbilder till automationslösningen. Även detta får på samma sätt anses som utfört och fungerande. Den koppling mellan existerande automationssystem och simuleringsmodell som skulle undersökas kunde utföras med hjälp av en OPC-koppling som önskat. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Digitala tvillingar som testverktyg för automationssystem
Edvin Mårtensson 2024-06-12.
Datorbaserad simulering är en effektiv metod för att förstå, testa och optimera komplexa processer inom vitt skilda industrier, utan att behöva ingripa i verkliga system. I detta arbete skapas en enkel digital tvilling, alltså en virtuell spegling av den verkliga processen, för att visa hur existerande automationssystem kan testas och utvärderas.
Arbetet har bestått av att konstruera en simuleringsmodell baserat på ett existerande automationssystem för ett vattenreningsverk. Modellen som skapats fungerar som en enkel digital tvilling till reningsverket. Huvudsyftet med modellen är att öka möjligheten till testning av automationssystem av... (More) - Digitala tvillingar som testverktyg för automationssystem
Edvin Mårtensson 2024-06-12.
Datorbaserad simulering är en effektiv metod för att förstå, testa och optimera komplexa processer inom vitt skilda industrier, utan att behöva ingripa i verkliga system. I detta arbete skapas en enkel digital tvilling, alltså en virtuell spegling av den verkliga processen, för att visa hur existerande automationssystem kan testas och utvärderas.
Arbetet har bestått av att konstruera en simuleringsmodell baserat på ett existerande automationssystem för ett vattenreningsverk. Modellen som skapats fungerar som en enkel digital tvilling till reningsverket. Huvudsyftet med modellen är att öka möjligheten till testning av automationssystem av liknande slag för att i förlängningen kunna effektivisera driftsättningen av dessa.
En av de dyraste och mest tidskrävande processerna när ett automationssystem ska tas i bruk är den testning som måste genomföras innan systemet driftsätts. Stora delar av systemen måste i nuläget testas på den fysiska processen, vilket kan ha stor tids- och resurskrävande påverkan på den process som ska styras. Om en större del av systemets testfas istället utförs i en simulerad miljö innan systemet tas i bruk i den fysiska miljön kan den eventuella negativa påverkan minimeras.
Arbetet visar att en digital tvilling är möjlig att skapa med hjälp av Siemens simuleringsprogram SIMIT, samt att en sådan digital tvilling kan kopplas till ett automationssystem uppbyggt i exempelvis ABB:s system 800xA. Arbetet visar alltså att en digital tvilling går att skapa i simuleringsprogrammet och att det kan kopplas till ett automationssystem från en annan tillverkare.
Ett oväntat resultat som framkom under implementationen av arbetet var att ett faktiskt fel upptäcktes i det automationssystem som projektet grundades i. Ett kodfel upptäcktes i en av de ingående komponenterna, i ett system som alltså inom kort är planerat att köras skarpt. Testningen av systemet i den digitala tvillingen har alltså redan haft autentiska positiva effekter, då felet kommer att kunna korrigeras innan det uppkommer i den verkliga processen.
Den digitala tvillingen är uppbyggd av en processmodell, där simuleringen konstruerats för att efterlikna det verkliga systemet i så hög grad som möjligt. Processmodellen för det aktuella systemet kan ses i figur 1. De ingående objekten byggs sedan upp som hårdvaruobjekt utifrån mallar som skapas i programmet, och kopplas med hjälp av namngivning till processobjekten. För vidare detaljer hänvisas till den fullständiga rapporten: Edvin Mårtensson (2024). Digitala tvillingar som testverktyg för automationssystem, avdelningen för industriell elektroteknik och automation, LTH, Lunds universitet. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9166780
- author
- Mårtensson, Edvin LU
- supervisor
- organization
- alternative title
- Digital twins as a testing tool for automation systems
- course
- EIEM01 20241
- year
- 2024
- type
- H3 - Professional qualifications (4 Years - )
- subject
- keywords
- Digitala tvillingar, Digital tvilling, Simulering, automation, VA
- publication/series
- CODEN:LUTEDX/TEIE
- report number
- 5511
- language
- Swedish
- id
- 9166780
- date added to LUP
- 2025-02-05 16:57:30
- date last changed
- 2025-02-05 16:57:30
@misc{9166780,
abstract = {{Inom vattenhantering och rening används olika processer och teknologier för att säkerställa att vatten är säkert att konsumera och att avloppsvatten hanteras på ett miljövänligt sätt. För att kontrollera dessa processer och säkerställa ett stabilt flöde och en säker process används olika automatiserade system. Dessa automationssystem kontrollerar allt från olika flöden genom pumpar och ventiler, till mängden av de olika ämnen som tillsätts för att rena vårt vatten. Simulering har blivit en kraftfull metod för att förstå och optimera komplexa processer inom flera vitt skilda industrier. Genom att skapa virtuella modeller av olika processer kan forskare och ingenjörer testa olika scenarier, utvärdera effektivitet och identifiera potentiella förbättringar utan att behöva ingripa i verkliga system.
I denna rapport studeras kopplingen mellan automationssystem och simuleringsverktyg. För att nå detta mål skapas en enklare digital tvilling. Arbetet använder sig av Siemens simuleringsverktyg SIMIT för att bygga upp den digitala tvillingen. Automationssystemet som används i arbetet är en del av styrningen till ett verkligt avloppsreningsverk som är programmerat i ABB:s system 800xA. För att utföra kopplingen mellan automationssystem och digital tvilling används en OPC-koppling.
Arbetet visar att kopplingen mellan automationssystem och digital tvilling går att åstadkomma på önskat sätt. Den visar även hur den digitala tvillingen kan användas för att testa automationssystemets funktion och hur den aktuella processen påverkas i olika scenarion. Rapporten diskuterar sedan det framtagna resultatet utifrån aspekterna tekniska implikationer, lärandemiljö, hållbarhetsperspektiv, samt kravbild. Slutligen redogör rapporten för vilka slutsatser som kan dras av detta projekt. Den övergripande målsättningen för detta arbete var att implementera en simuleringslösning för ett avloppsreningsverk samt koppla ihop simuleringen mot en befintlig automationslösning. Detta får anses som möjligt och utfört. Vidare skulle det i simuleringen vara möjligt att göra anpassningar i processen med hjälp av SIMIT, där det även skulle finns grafisk presentation av simuleringen, och påverkan skulle visas i operatörsbilder till automationslösningen. Även detta får på samma sätt anses som utfört och fungerande. Den koppling mellan existerande automationssystem och simuleringsmodell som skulle undersökas kunde utföras med hjälp av en OPC-koppling som önskat.}},
author = {{Mårtensson, Edvin}},
language = {{swe}},
note = {{Student Paper}},
series = {{CODEN:LUTEDX/TEIE}},
title = {{Digitala tvillingar som testverktyg för automationssystem}},
year = {{2024}},
}