Grundlagen
Das TwinCAT 3 Interface for Inventor® verbindet TwinCAT mit Autodesk® Inventor®. Das Ziel dieser Kopplung ist die „Software-in-the-Loop-Simulation“ (SiL-Simulation, im Folgenden als SiL abgekürzt). Bei der virtuellen Inbetriebnahme bzw. bei einer SiL ist ein geschlossener Wirkungskreis von essenzieller Bedeutung. Das heißt, es werden Werte von der Steuerung in das CAD-Modell geschrieben (Achspositionen) und gleichzeitig Werte aus dem Modell in die Steuerung/SPS zurückgeführt (Sensorwerte). Die Visualisierung bzw. die Simulation hilft dem Programmierer in diesem Kontext das Verhalten der Steuerung besser zu verstehen und ein mögliches Fehlverhalten dieses Wirkungskreises zu detektieren.
Das TwinCAT 3 Interface for Inventor® verwendet für die SiL die Konstruktionsdaten aus Autodesk® Inventor® und die Positionswerte und weitere Werte aus einem TwinCAT-Projekt. In dieses TwinCAT-Projekt werden die zu bewegenden Achsen, welche in Autodesk® Inventor® konfiguriert werden müssen, eingelesen. Für die Simulation von Bewegungen werden die CAD-Software-Parameter mit den TwinCAT-Symbolen verknüpft.
Die 3D-Simulation ist nicht in Echtzeit möglich, da die Autodesk® Inventor® auf klassischen Windows-Systemen läuft und keine echtzeitfähige Simulationsumgebung hat.
Funktionsweise
Für die Erstellung einer Simulation mit dem TwinCAT 3 Interface for Inventor® werden grundlegend ein 3D-Modell und ein SPS-Projekt benötigt. Während der Konstruktion eines 3D-Modells in Autodesk® Inventor® müssen die Baugruppen und Achsen, die später beweglich sein sollen, entsprechend konfiguriert werden. Außerdem wird ein SPS-Projekt in TwinCAT benötigt, das die Bewegung der Maschine steuert. Im TwinCAT 3 Interface for Inventor® werden die beweglichen Simulationsachsen des 3D-Modells mit der SPS verbunden. Beim Durchführen der Simulation werden die Werte als Achspositionen von der Steuerung in das Model geschrieben und gleichzeitig Werte als Sensorwerte aus dem Modell in die Steuerung zurückgeführt. Die aus der Steuerung resultierende Bewegung wird im 3D-Modell dargestellt.
Für die Anwendung des TwinCAT 3 Interface for Inventor® wird TwinCAT von einem externen CAD-Programm, also Autodesk® Inventor® getriggert. Die TwinCAT 3 Usermode Runtime ermöglicht hierfür eine synchrone Integration der Ausführung. Hierfür bietet die TwinCAT 3 eine Schnittstelle an, wodurch von außen die Ticks für die Runtime vorgegeben werden. Über das CAD spezifische Add-in wird die TwinCAT Usermode Runtime in Autodesk® Inventor® initialisiert und gestartet. Die Usermode Runtime kann nach der Initialisierung in TwinCAT als Target ausgewählt werden. Nach dem Starten der Runtime können Werte zwischen Autodesk® Inventor® und TwinCAT ausgetauscht werden. Die zur Kopplung von TwinCAT-Projekt und Autodesk® Inventor® genutzte Usermode Runtime hat dabei die Aufgabe, eine taktsynchrone Ausführung des nicht echtzeitfähigen Autodesk® Inventor® und des echtzeitfähigen SPS-Codes sicherzustellen.