Echtzeitsimulation

Die Simulation von Systemen in Echtzeit bedeutet, dass die Simulation mit der realen Zeit synchronisiert ist. Entsprechend muss die Simulation das System mindestens so schnell simulieren, wie es in der realen Zeit brauchen würde. Ist die Simulation schneller als die reale Zeit, muss sie künstlich verzögert werden.

Der Vorteil von Echtzeitsimulationen liegt darin, dass sie in der Lage sind, mit realen Komponenten zu interagieren, da die Simulation in Echtzeit auf den Einfluss von Außen, durch bspw. Steuergeräte reagieren kann und die angeschlossenen Geräte entsprechend in derselben Zeit eine Reaktion der Simulation bekommen, wie von einem realen System.

Für die Simulation von System in Echtzeit kann grundsätzlich jede Plattform verwendet werden, die leistungsstark genug ist, die Simulation in Echtzeit auszuführen. Bei der Kommunikation mit angeschlossener Hardware muss jedoch beachtet werden, dass Verzögerungen durch die Kommunikationsstrecke entstehen, welche in der Realität nicht zwangsläufig vorliegen. Um die Verzögerungen möglichst klein zu halten, ist speziell auf Echtzeitsimulation ausgelegt Hardware notwendig.

Im PHILSLABkommt für die Echtzeitsimulation ein OP5707XG der Firma OPAL-RT zu Einsatz, welcher mit der angeschlossenen Hardware über verschiedene Schnittstellen und Protokolle kommunizieren kann. Für die Interaktion zwischen der Simulation und der jeweiligen Schnittstelle kommen hoch spezialisierte FPGAs zum Einsatz, die mit Verzögerungszeiten im Microsekundenbereich die simulierten Signale in echte Signale umsetzen und umgekehrt, die echten Signale einlesen.

Weiterhin kommen zur Echtzeitsimulation kleinerer Systeme verschiedene Speicherprogrammierbare Steuerungen der Firma Bachmann zum Einsatz. Diese sind ebenfalls mit verschiedenen Schnittstellen ausgestattet und können so eine Simulation mit realer Hardware verbinden.