Kombinierte Material- und Energieflusssimulation gleichstrombasierter, automatisierter Produktionsanlagen:
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Erlangen
FAU University Press
2024
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| Series: | FAU Studien aus dem Maschinenbau
Band 451 |
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| Physical Description: | xvii, 165 Seiten Illustrationen 24 cm, 520 g |
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
IX
BILDVERZEICHNIS
.
XIII
TABELLENVERZEICHNIS
.
XVII
1
EINLEITUNG
UND
ZIELSETZUNG
.
R
1.1
MOTIVATION
.
2
1.2
ZIELSETZUNG
.
3
2
STAND
DER
TECHNIK
UND
FORSCHUNG
.
5
2.1
AUTOMATISIERTE
PRODUKTIONSANLAGEN
.
5
2.1.1
OPC
UA
ALS
KOMMUNIKATIONSSTANDARD
IN
DER
INDUSTRIE
.
6
2.1.2
REFERENZMODELL
INDUSTRIE
4.0
(RAMI
4.0)
.
7
2.1.3
PRODUKTIONSARCHITEKTUREN
.
8
2.2
SIMULATION
VON
PRODUKTIONSSYSTEMEN
.
9
2.2.1
BEGRIFFSDEFINITION
YYSIMULATION
"
.
9
2.2.2
NUTZEN
UND
GRENZEN
VON
SIMULATIONEN
.
10
2.2.3
SIMULATIONSMETHODEN
.
12
2.2.4
VERTEILTE
SIMULATION
ALS
CO-SIMULATION
.
15
2.2.4.1
DEFINITION
.
15
2.2.4.2
ARCHITEKTUR
DER
CO-SIMULATION
.
16
2.2.4.3
MECHANISMEN
ZUR
KOPPLUNG
DER
SIMULATIONSUMGEBUNGEN.
17
2.2.4.4
SYNCHRONISATIONSSTRATEGIEN
.
18
2.2.4.5
BESTEHENDE
CO-SIMULATIONSANSAETZE
ZUR
WERKZEUGKOPPLUNG
19
3
ENERGIEVERSORGUNG
AUTOMATISIERTER
PRODUKTIONSANLAGEN
MIT
GLEICHSTROM
.
21
3.1
GRUNDLAGEN
.
21
3.2
GLEICHSTROM
IN
DER
PRODUKTION
.
22
3.2.1
BEDEUTUNG
VON
GLEICHSTROM
IN
DER
INDUSTRIE
.
22
3.2.2
STAND
DER
TECHNIK
.
23
3.2.3
STROMVERSORGUNG IN
DER
INDUSTRIE
MIT
GLEICHSTROM
.
25
3.2.3.1
GRUNDLAGEN
.
25
3.2.3.2
EFFIZIENZ
DES
GLEICHSTROMNETZES
.
26
3.2.4
HERAUSFORDERUNGEN
FUER
GLEICHSTROMNETZE
IN
DER
INDUSTRIE
.
27
3.2.5
WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG
.
29
3.2.5.1
GRUNDLAGEN
DER
ENTGELTBERECHNUNG
FUER
PRIVATHAUSHALTE
.
29
3.2.5.2
GRUNDLAGEN
FUER
BETRIEBE
UND
UNTERNEHMEN
.
29
V
3.3
SMART
GRIDS
ALS
ENERGIEVERSORGER
DER ZUKUNFT
.
32
3.3.1
DEFINITION
EINES
SMART
GRIDS
.
32
3.3.2
ABGRENZUNG
VON
SMART
MARKET
UND
SMART
GRID
.
34
3.3.3
PHOTOVOLTAIKANLAGE
ALS
ENERGIEERZEUGER
.
35
3.3.4
ELEKTRISCHE
ENERGIESPEICHER
.
38
3.3.5
PROSUMER
.
39
3.3.6
ANFORDERUNGEN
AN
EIN
SMART
GRID
.
40
3.3.7
SIMULATION
DES
GLEICHSTROMNETZES
MITTELS
EREIGNISDISKRETER
MATERIALFLUSSSIMULATION
.
41
3.3.7.1
GRUNDLAGEN
.
41
3.3.7.2
MODELLIERUNG
DES
ENERGIEEINFLUSSES
.
42
4
PLATTFORM
FUER
DIE
KOMBINIERTE
MATERIAL
UND
ENERGIEFLUSSSIMULATION
.
47
4.1
ZIELBESCHREIBUNG:
PICTURE
OF
THE
FUTURE
.
47
4.2
SYNCHRONISATION
VON
WERKZEUGEN
FUER
EINE
VERTEILTE
SIMULATION
.
50
4.2.1
STRATEGIE
.
50
4.2.2
SCHNITTSTELLEN
.
51
4.2.3
SYNCHRONISATIONSMECHANISMUS
.
53
4.3
UMSETZUNG
.
54
4.3.1
DEFINITION
DER
SIMULATIONSARTEN
.
55
4.3.2
DEFINITION
DES
GESAMTSYSTEMS
.
56
4.4
INFORMATIONSWEITERGABE
.
58
4.4.1
DATENVERARBEITUNG
.
58
4.4.2
INFORMATIONSMODELL
.60
4.5
AUSGESTALTUNG
DES
SMART
GRIDS
.
62
4.5.1
ARCHITEKTUR
DES
SMART
GRIDS
.
62
4.5.2
ENERGIEMANAGEMENT
IN
EINEM
SMART
GRID
.
63
4.6
DEFINITION
DER
STEUERUNGSSTRATEGIEN
.
65
4.6.1
PROZESSSTEUERUNG
.
65
4.6.2
STEUERUNGSSTRATEGIEN
IM
INTELLIGENTEN
GLEICHSTROMNETZ
.
66
4.7
AUSWAHL
GEEIGNETER
SIMULATIONSWERKZEUGE
FUER
DIE
VERTEILTE
SIMULATION
.
68
4.8
IMPLEMENTIERUNG
DER
VERTEILTEN
SIMULATION
.
70
4.8.1
ERSTELLUNG
DES
OPC
UA-SERVERS
.
71
4.8.2
SIGNALKOPPLUNG
MIT
NX
.
71
4.8.3
EINBINDUNG
VON
SIMULINK
IN
DIE
KOMBINIERTE
SIMULATION
.
72
4.8.4
IMPLEMENTIERUNG
DER
SYNCHRONISIERUNG
IM
CO
SIMULATIONSMASTER
.
75
4.8.5
MODELLIERUNG
UND
KOPPLUNG
DER
VIRTUELLEN
STEUERUNG
.
77
5
IMPLEMENTIERUNG:
KOMBINIERTE
MATERIAL
UND
ENERGIEFLUSSSIMULATION
EINER
GLEICHSTROMBASIERTEN,
AUTOMATISIERTEN
PRODUKTIONSANLAGE
.
79
5.1
ERSTELLUNG
DES
MODELLS
EINER
GLEICHSTROMBASIERTEN
PRODUKTIONSANLAGE
.
79
5.1.1
GESTALTUNG
DER
PRODUKTION
.
79
5.1.2
VERBRAUCHER
IN
DER
AUTOMATISIERTEN
PRODUKTIONSANLAGE
.
81
5.1.3
DEFINITION
DER
ENERGIEVERSORGUNG
.
85
5.1.4
LEISTUNGSDATEN
DER
KOMPONENTEN
IM
GLEICHSTROMNETZ
.
86
5.2
UMSETZUNG
DER
PROZESSSIMULATION
.
88
5.2.1
MULTIPHYSIKALISCHE
SIMULATION
.
88
5.2.1.1
MODELLIERUNG
DES
FUNKTIONALEN
MODELLS
DER
KOMPONENTEN.
89
5.2.1.2
SIMULATION
.
93
5.2.2
PLANT
SIMULATION
.
94
5.2.2.1
ABBILDUNG
DER
ANLAGE
.
94
5.2.2.2
ENERGIEVERBRAUCH
AUF
ANLAGENEBENE
.
95
5.2.3
PROGRAMMIERUNG
.
96
5.2.3.1
ABLAUFSTEUERUNG
.
96
5.2.3.2
MENSCH-MASCHINEN-SCHNITTSTELLE
.
97
5.3
MODELLIERUNG
DES
GLEICHSTROMNETZES
.
98
5.3.1
MODELLIERUNG
DER
PV-ANLAGE
ALS
VOLATILE
ENERGIEQUELLE
.
99
5.3.2
MODELLIERUNG
DES
NETZBAUSTEINS
.
100
5.3.3
MODELLIERUNG
DES
AKKUMULATORS
ALS
ENERGIESPEICHER
.
101
5.3.4
MODELLIERUNG
UND
SIMULATION
DES
AKKUS
MIT
MATLAB
SIMULINK
.
104
5.4
KOMBINIERTE
SIMULATION
.
107
5.4.1
STARTEN
DER
KOMBINIERTEN
SIMULATION
.
107
5.4.2
GESAMTMODELL
DER
VERTEILTEN
SIMULATION
.
109
5.4.3
ANHALTEN
DER
KOMBINIERTEN
SIMULATION
.
111
5.5
DISKUSSION
.
111
5.5.1
ARBEIT
IN
BEKANNTEN
SIMULATIONSWERKZEUGEN
.
111
5.5.2
ENTKOPPLUNG
VON
PROZESS
UND
INFRASTRUKTUR
.
112
5.5.3
VEREINFACHUNG
IN
DEN
KOMPONENTEN
DER
ELEKTROTECHNIK
.
113
5.5.4
INTEGRATION
VON
BETRIEBSDATEN
ZUR
ERSTELLUNG
EINER
BETRIEBSBEGLEITENDEN
SIMULATION
.
115
6
VALIDIERUNG
DER
KOMBINIERTEN
SIMULATION
ANHAND
VERSCHIEDENER
TESTSZENARIEN
.
117
6.1
REGELBETRIEB
DER
ANLAGE
.
117
6.1.1
VERAENDERUNG
DES
PRODUKTIONSABLAUFS
.
117
6.1.2
PREISMODELL
.
121
6.2
BEWERTUNG
DER
SIMULATION
ANHAND
VON
TESTFALLEN
.
123
6.2.1
VORBEMERKUNG
ZUM
VERHALTEN
DES
AKKUMULATORS
.
123
6.2.2
ANWENDUNGSFALL
1:
REGELBETRIEB
DER
ANLAGE
.
123
6.2.2.1
BEZUG
DER
ENERGIE
AUS
DEM
VERSORGUNGSNETZ
.
123
6.2.2.2
NUTZUNG
DER
AUS
DER
PV-ANLAGE
EINGEBRACHTEN
LEISTUNG
.
126
6.2.23
NUTZUNG
DES
GESAMTEN
GLEICHSTROMNETZES
.
129
6.2.2.4
NUTZUNG
DES
AKKUMULATORS
.
130
6.2.3
ANWENDUNGSFALL
2:
AUSFALL
DES
VERSORGENDEN
NETZWERKS
.
131
6.2.4
ANWENDUNGSFALL
3:
REAKTION
DER
ANLAGE
AUF
DIE
SICHERHEITSFUNKTION
NOTHALT
.
134
6.3
BEWERTUNG
DER
PLATTFORM
DER
VERTEILTEN
SIMULATION
.
135
6.4
EINORDNUNG
IN
RAMI
4.0
.
137
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
141
8
SUMMARY
AND
OUTLOOK
.
145
LITERATURVERZEICHNIS
.
149 |
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